Veranlagung für Übergewicht beeinflusst Lernverhalten

Eine genetische Prädisposition für Übergewicht wirkt sich auch auf das Belohnungssystem des Gehirns und damit auf unser Lernverhalten aus

14. September 2015

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung in Köln konnten nachweisen, dass sich eine genetische Prädisposition für Übergewicht auch auf das Belohnungssystem des Gehirns und damit auf unser Lernverhalten auswirkt: Probanden mit dieser Genvariante zeigten in Tests veränderte Dopamin-gesteuerte Hirnaktivitäten und lernten mühsamer aus negativen Erlebnissen, als Vergleichspersonen ohne diese Disposition.

Bereits lange suchen Forscher nach Genen die Übergewicht begünstigen. Bei ihren Untersuchungen sind sie auf zahlreiche Verdächtige gestoßen: “Es gibt viele Gene, bei denen man vermutet, dass sie das Gewicht von Menschen beeinflussen. Wie sie wirken ist jedoch weitgehend unverstanden, und sicherlich interagieren sie auch miteinander“, erläutert Dr. Marc Tittgemeyer, einer der Leiter der nun veröffentlichten Studie.

Lediglich bei einem einzigen der entdeckten Gene, dem sogenannten FTO Gen, ist auch die Datenlage eindeutig. FTO ist eine Abkürzung für den englischen Begriff “fat mass and obesity-associated” und eine Veränderung dieses Gens wirkt sich unmittelbar auf die Fettmasse eines Menschen aus. Wie es das macht, ist bislang noch ein Rätsel. Erschwerend kommt hinzu, dass FTO auch mit gewissen Verhaltensauffälligkeiten wie verminderte Aufmerksamkeit oder Impulskontrolle zusammenhängt.

Dass das Gen prinzipiell eine neurophysiologische Wirkung hat, zeigten Studien an Mäusen: FTO beeinflusste eindeutig die Dopamin-gesteuerte Hirnaktivität. Dopamin – im Volksmund als “Glückshormon” bekannt – ist ein Neurotransmitter, der Nervenzellen im Gehirn stimuliert und, das vermuten Experten, vor allem den Antrieb und die Motivation steigert. Was FTO im menschlichen Gehirn bewirkt, ob es etwa ebenfalls das Belohnungssystem beeinflusst, wollte das Team um Tittgemeyer und Professor Jens Brüning, Direktor des Max-Planck-Instituts für Stoffwechselforschung, nun herausfinden.

Für ihre Studie rekrutierten sie 79 normalgewichtige Freiwillige, die entsprechende Genvarianten von FTO aufwiesen. Zusätzlich wurden die Probanden auf Varianten eines anderen Gens mit der Bezeichnung ANKK1 untersucht. Für ANKK1 war bereits bekannt, dass eine bestimmte Variante beim Menschen die Aktivität von Dopaminrezeptoren relevant vermindert. Tittgemeyer betont in diesem Zusammenhang: “Wir wollten nicht nur die Wirkung von FTO untersuchen, sondern das Wechselspiel von FTO und ANKK1 verstehen.”

In einem Verhaltensexperiment sollten die Probanden aus jeweils zwei unterschiedlichen Tier-Symbolen auf einem Computerbildschirm eines auswählen. Während einer Trainingsphase lernten die Testpersonen anhand von drei Tierpärchen, dass in jedem Paar ein Tier das “gute” ist. Entschieden sich die Probanden nämlich für dieses Symbol, wurden sie anschließend mit einem lachenden Smiley belohnt. Wählten sie hingegen das “schlechte” Tier, erschien auf dem Bildschirm ein trauriges Gesicht. In der eigentlichen Testphase tauchten die Tiersymbole in verschiedenen Kombinationen auf, und die Versuchsteilnehmer waren aufgefordert, das “gute” Tier zu wählen. “Wir wollten sehen inwiefern die Probanden der Studie aus Belohnung beziehungsweise aus Bestrafung lernen”, so Tittgemeyer. Die Ergebnisse waren eindeutig: Personen mit den Risikovarianten der beiden Gene waren viel erfolgloser darin, das “schlechte” Tier zu meiden. Das deutet darauf hin, dass die beiden Gene tatsächlich einen Einfluss darauf haben, in welchem Ausmaß Menschen fähig sind, aus negativen Ergebnissen zu lernen.

Mit Hilfe eines Magnetresonanztomographen (fMRI) überwachten die Wissenschaftler während der Testphase zudem die Durchblutung des Gehirns ihrer Probanden. Dadurch konnten sie aktivierte Hirnareale lokalisieren und Korrelationen zwischen verschiedenen Regionen herstellen. Die Wissenschaftler beobachteten, dass je nach Genvarianten der Probanden, verschiedene Gehirnareale unterschiedlich stark miteinander wechselwirkten. “Ein Grund dafür könnte der direkte Bezug zu Dopamin-vermittelter Hirnaktivität in diesen Regionen sein”, so Tittgemeyer. Krankhaftes Übergewicht würde deshalb zumindest teilweise im Gehirn anfangen: “Auf Grund eines fehlerhaften Belohnungssystems, fällt es manchen Menschen schwer ihre Impulse zu kontrollieren. Das kann sich natürlich auch auf die Essgewohnheiten auswirken”, so Tittgemeyer.

Die Studie zeigt, dass bestimmte neurophysiologische Prozesse durch genetische Veranlagung beeinflusst werden und so möglicherweise eine Gewichtszunahme begünstigt wird. Krankhaftes Übergewicht wäre somit eine Störung des höheren kognitiven Verhaltens. Oder anders gesagt: Auch etwaige genetische Ursachen für Übergewicht beginnen in unserem Kopf. Aber leider in einem Bereich, der sich unserer bewussten Kontrolle entzieht.