Forschung

Die Zahl übergewichtiger Menschen ist in den letzten Jahrzehnten beständig gestiegen, und damit steigt für viele Betroffene neben Stigmatisierung und Diskriminierung auch das Risiko für Gefäßkrankheiten, Diabetes Typ II oder Bluthochdruck.

research1Übergewicht entsteht in den meisten Fällen durch eine positive Energiebilanz, d. h. es wird mehr Energie über die Nahrung aufgenommen, als vom Körper verbraucht wird. Während jeder zweite Deutsche im Laufe seines Lebens übergewichtig wird oder sogar eine Adipositas entwickelt, bleiben andere ihr Leben lang schlank. Damit steht fest, dass ein Überangebot von energiereichen Nahrungsmitteln in westlichen Industrienationen nicht alleine ausschlaggebend für die Entwicklung von Adipositas sein kann. research2 Vielmehr ist der Gewichtsstatus jedes Einzelnen das Resultat aus einem komplexen Zusammenspiel von individuellem Verhalten (z. B. Essverhalten, physische Aktivität), Merkmalen der Umgebung (z. B. Nahrungsangebot, Bewegungsfreundlichkeit) und individueller Veranlagung (genetische Merkmale).

Aber wie entsteht Adipositas? Warum fällt es vielen Menschen schwer, verlockenden Nahrungsreizen zu widerstehen? Bestimmt unser Gehirn, ob wir uns für oder gegen Belohnung versprechende Nahrungsmittel entscheiden? Oder passt sich unser Gehirn gar im Laufe der Zeit unseren bisher getroffenen Entscheidungen an, und uns fällt es in Zukunft schwerer, unser Verhalten wieder zu verändern?

Um diese komplexen Fragestellungen zu erforschen, greifen im O‘ Brain Projekt synergetisch verschiedene Forschungsbereiche ineinander:

 

 

Die einzelnen Forschungsprojekte werden von Institutionen wie dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) gefördert.

Entscheidungsfindung bei Adipositas: Neurobiologie, Verhalten und Plastizität

Leitung: Dr. rer. nat. Annette Horstmann

Entscheidungsfindung hängt entscheidend von gelernten, teilweise automatischen, Assoziationen zwischen Reizen und ihren Konsequenzen, der Wertung dieser Konsequenzen sowie der Flexibilität zur Verhaltensanpassung im Hinblick auf aktuelle Bedürfnisse ab.

Ziel dieser Forschungsgruppe ist die Untersuchung der wichtigsten Faktoren, die dazu führen, dass sich normalgewichtige und adipöse Menschen in verschiedenen Situationen unterschiedlich entscheiden. Neben Funktion und Struktur des Gehirns werden wichtige Einflussfaktoren wie z. B. erlebter Stress, Geschlecht, Motivation, Homöostase, Genotyp für Adipositas-assoziierte Gene, Pegel von Hormonen, die an der Steuerung des Essverhaltens beteiligt sind, und psychologische Aspekte beleuchtet.

Zur Untersuchung der Entscheidungsfindung bei Adipositas stehen der Gruppe neben der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) zur Untersuchung von Hirnstruktur und -funktion auch Geräte zur gezielten Applikation von Geruchs- und Geschmacksreizen, zur Aufzeichnung und Analyse von Blickbewegungen, Hautleitwiderstand und Herzfrequenz zur Verfügung.

Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse sind gezielte Interventionen geplant: Hierbei soll einerseits die endogene Sensitivität des Gehirns für plastische Veränderungen verändert werden. Andererseits sollen exogenen Faktoren, die das Gleichgewicht zwischen habituellem und zielgerichtetem Handeln negativ beeinflussen, identifiziert und möglichst ausgeschaltet werden. Die Verbindung des erarbeiteten Wissens mit Strategien einer angepassten Intervention zur Entwicklung eines vorteilhafteren Verhaltens wird somit zur Wiedererlangung kognitiver Kontrolle über bislang gewohnheitsmässiges Verhalten führen.

Computationale Modellierung belohnungsbasierter Lern- und Entscheidungsprozesse

Leitung PD Dr. Jane Neumann

Kognitive Mechanismen wie die Fehlererkennung und die Verarbeitung von Belohnungssignalen bilden die Grundlage menschlicher Entscheidungsprozesse und des Lernens. Adipositas geht mit Veränderungen in diesen Mechanismen einher.

Ziel dieser Forschungsgruppe ist die systematische Untersuchung dieser Modifikationen in Verbindung mit den zugrundeliegenden Hirnprozessen. Dabei kommen neueste Techniken wie die modelbasierte funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), eine Kombination aus computationaler Modellierung und fMRT, sowie Metaanalysen zum Einsatz. Insbesondere sollen Zusammenhänge zwischen Adipositas und funktionellen Veränderungen im menschlichen Gehirn und im Verhalten durch Computermodelle abgebildet und adipositas-spezifische Veränderungen funktioneller Konnektivitäten im Hirn untersucht werden. Durch die einzigartige Integration verschiedenster Forschungszweige und Disziplinen sollen Erkenntnisse zu generellen Lern- und Entscheidungsprozessen wie auch zu deren adipositas-spezifische Veränderungen vertieft und erweitert werden.

Neurokognitive Modelle der Verhaltenskontrolle bei Adipositas

Leitung: Dr. rer. nat. Annette Horstmann & PD Dr. Jane Neumann

Ziel dieses Projekts ist das Verständnis der Interaktion zwischen Veränderungen der kognitiven Kontrolle und der Entwicklung von Übergewicht. Im Mittelpunkt stehen dabei allgemeine Mechanismen der kognitiven Kontrolle wie die Fähigkeit, sein Verhalten zum Erreichen eines bestimmten Ziels flexibel anpassen zu können.

Das Projekt verfolgt einen multimodalen Ansatz, der Verhaltens- und Bildgebungsexperimente zu Schlüsselfunktionen kognitiver Kontrolle, Metaanalysen, Computationale Modellierung und Konnektivitätsanalysen zusammenführt und genetische Einflüsse sowie das Geschlecht als modulierende Faktoren bei der Entwicklung von Adipositas berücksichtigt. Die Erkenntnisse aus der Kombination dieser Forschungsmethoden werden Grundlage für ein erweitertes Verständnis der Adipositas und für die Entwicklung neuartiger Therapien sein.