Forschung
06 | Juni 2016 Artikel versenden Artikel drucken

Ergründet und entdeckt

Vera Müller

Egoistisches Gehirn

Eine fettreiche Ernährung führt bei Mäusen nach nur drei Tagen zu einer geringeren Zuckerversorgung des Gehirns. Zu diesem Ergebnis kommen Wissenschaftler des MPI für Stoffwechselforschung. Demnach hungert das Gehirn, obwohl die Mäuse täglich viele Kalorien zu sich nahmen. Verantwortlich dafür sei das Protein GLUT-1, der wichtigste Glukose-Transporter an der Blut-Hirn-Schranke. Die Glukose fehle dem Gehirn in wichtigen Regionen wie dem Hypothalamus, der den Stoffwechsel steuert, und in der Hirnrinde, die für Lernen und Erinnerung zuständig ist. Das Mäusegehirn wirke bei weiterhin fettreicher Ernährung seinem Energiemangel entgegen, nach vier Wochen hätte es seinen Zuckerspiegel wiederhergestellt. Dies funktioniere allerdings nur auf Kosten des restlichen Körpers. Die Forscher sprechen vom „egoistischen Gehirn“, da es seinen Zucker dadurch bekomme, dass es den Appetit auf süße Nahrungsmittel anrege und Zuckeraufnahme in Muskeln und Fett verhindere. Daraufhin würden die Zellen in der Muskulatur resistent gegen das körpereigene Hormon Insulin, welches normalerweise den Zucker in die Zellen schleuse. Im schlimmsten Fall könne dadurch Diabetes entstehen.
Alexander Jais et al.

Becken von Frauen passt sich an

Während sich das männliche Becken gleichmäßig entwickelt, schlägt das weibliche Becken nach der Pubertät eine neue Richtung ein. Es wird breiter und erreicht im Alter von etwa 25 bis 30 Jahren seine größte Weite. Ab dem 40. Lebensjahr der Frau wird das Becken dann wieder enger. Zu diesem Ergebnis kommen Wissenschaftler der Universität Zürich. Sie vermuten, dass diese „Neuprogrammierung“ in direktem Zusammenhang mit Änderungen im weiblichen Hormonhaushalt stehen. Während der Pubertät steige die Konzentration von Östrogen und sinke erst wieder während der Menopause. Der hohe Hormonspiegel würde demnach nicht nur eine hohe Fruchtbarkeit garantieren, sondern auch dafür sorgen, dass das Becken während dieser Zeit für die Geburt optimiert wird. Gleichzeitig würden die Hormone auch stark von Ernährung und Umwelt beeinflusst. Geburtsschwierigkeiten seien demnach weniger ein evolutionäres Problem. Vielmehr scheint es eine Frage der Balance zwischen den Hormonen und äußeren Faktoren zu sein, welche die Größe des Geburtskanals und die vorgeburtliche Entwicklung des Kindes beeinflussten. Die Forscher vermuten, dass das schmalere Becken der Frau nach dem gebärfähigen Alter mit dem aufrechten Gang zu tun habe. Ein engeres Becken helfe, den Beckenboden zu stabilisieren und so den hohen Druck aufzufangen, der im Unterleib beim Gehen entstünde.
Marcia S. Ponce de León et al., DOI: 10.1073/pnas.1517085113

Maschine ersetzt Erntehelfer

Wenn Maschinen Gemüse ernten, fahren sie alles auf einen Schlag ein. Dies funktioniert bei Blumenkohl nicht, da die Blumenkohlköpfe unterschiedlich schnell reifen. Erntehelfer müssen bei jeder Pflanze die schützenden Blätter zur Seite biegen und entscheiden, ob der Kopf reif ist. Im Abstand von zwei bis drei Tagen durchkämmen sie etwa vier bis fünf Mal das Feld, bis auch der letzte Kohlkopf abgeerntet ist. Fraunhofer-Forscher entwickeln nun gemeinsam mit Industriepartnern eine Erntemaschine, mit der eine selektive Ernte vollautomatisch möglich sein soll. Wie die Wissenschaftler zuvor herausfanden, setzen sich die Blätter von einem reifen Blumenkohl biochemisch anders zusammen als diejenigen, die die unreifen Köpfe einhüllen. Mithilfe von hyperspektralen Kameras, die an die Erntemaschine montiert sind, konnten die Forscher über ein mathematisches Modell auf die biochemische Zusammensetzung der Blätter schließen und damit auf den Reifegrad des Gemüses. Die Maschine erhält daraufhin einen klaren Hinweis: ernten oder stehenlassen. Ein Prototyp soll 2017 fertig sein und erprobt werden.
Udo Seiffert et al., Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung

Suchtbericht

Männer aller Altersgruppen mit hohem sozioökonomischen Status konsumieren Alkohol riskanter als Männer mit niedrigem sozioökonomischen Status. Bei Frauen zeigt sich noch deutlicher, dass der Alkoholkonsum mit wachsendem Lebensalter und höherem sozialen Status ansteigt: 19,3 Prozent der Frauen zwischen 45 und 65 Jahren mit niedrigem Sozialstatus konsumieren Alkohol riskant, während es bei den Frauen mit hohem Sozialstatus 32,8 Prozent sind. Dies geht aus dem Jahrbuch Sucht 2016 hervor. Demnach lässt sich ein deutlicher Rückgang des Rauchens bei Jugendlichen feststellen. Im Jahr 2014 rauchten elf Prozent der 12- bis 17-jährigen Jungen und neun Prozent der gleichaltrigen Mädchen – so wenig wie noch nie zuvor seit Beginn der Datenerhebung der Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung. Bei Rauchern ab 16 Jahren ist der Anteil derer, die schon einmal E-Zigaretten ausprobiert haben, im Zeitraum von 2012 bis 2014 von rund 6 auf 19 Prozent gestiegen. Noch beliebter als die E-Zigarette ist zumindest bei Jugendlichen die E-Shisha. Sie gleicht in Aufbau und Funktionsweise der E-Zigarette, ihr Mundstück ahmt jedoch das einer Wasserpfeife nach. Jeder fünfte Jugendliche und jeder siebte junge Erwachsene hat 2014 dem Bericht zufolge die E-Shisha schon einmal ausprobiert. Was den riskanten Drogenkonsum angeht, so zähle Deutschland mit geschätzten 4,7 Personen pro 1.000 Einwohner im Alter von 15 bis 64 Jahren europaweit zu den Ländern mit niedriger Prävalenz.
Weitere Daten und Fakten zu den Themen Alkohol, Tabak, Medikamente, Illegale Drogen, Glücksspiel und Essstörungen s. Jahrbuch Sucht 2016, www.dhs.de

Vom Erinnerungs- in den Merkmodus

Ein internationales Forscherteam hat im Tierversuch einen Mechanismus identifiziert, mit dem das Gedächtnis vom Erinnerungs- in den Merkmodus umschaltet. In die „Schaltzentrale“ des Gedächtnisses, dem Hippocampus, gehen ständig neue Sinneseindrücke ein, die gespeichert werden sollen. Gleichzeitig ruft er bereits gespeicherte Informationen aus den Tiefen des Gedächtnisses ab. Um diese gegenläufigen Informationsströme zu lenken, braucht es eine Art „Verkehrspolizisten“ im Gedächtnis: Bestimmte Zellen im Gehirn, die hippocampalen Astrozyten, sorgen den Forschern zufolge dafür, dass die neuen Informationen Vorfahrt bekommen. Das Gedächtnis schalte also in den Merkmodus; die bereits gespeicherten Erinnerungen müssten dagegen warten. Die Astrozyten wiederum reagierten auf den Nervenbotenstoff Acetylcholin. Dieser werde vor allem in neuen Situationen freigesetzt. Acetylcholin rege Astrozyten an, die daraufhin ihrerseits den Botenstoff Glutamat freisetzen könnten. Das Glutamat aktiviere dann bestimmte Nervenzellen, die das Abrufen von Erinnerungen hemmen würden. Bislang sei man davon ausgegangen, dass die Astrozyten lediglich dazu da seien, um den Neuronen mechanischen Halt zu geben. Dass die Astrocyten über den entdeckten Mechanismus in zentrale Gedächtnis-Prozesse eingebunden seien, sei bislang unbekannt gewesen.
Universität Bonn; Milan Pabst et al., DOI: 10.1016/j.neuron.2016.04.003

Kinoluft

Ob eine Filmszene spannend, lustig oder eher langweilig ist, lässt sich Wissenschaftlern des MPI für Chemie und der Universität Mainz zufolge neuerdings auch chemisch bestimmen. Sie untersuchten, wie sich die Zusammensetzung der Atemluft veränderte, während Zuschauer Filme unterschiedlicher Genres sahen: Komödien wie „Das erstaunliche Leben des Walter Mitty“ oder Actionfilme wie „Der Hobbit“ und den Science Fiction-Thriller „Tribute von Panem“. Am eindeutigsten sind die chemischen Muster demnach bei spannenden oder lustigen Szenen. Die chemische Signatur der „Tribute von Panem“ sei sehr eindeutig gewesen. An der Stelle, an der die Heldin um ihr Leben kämpfe, seien die Werte für Kohlendioxid und Isopren in der Abluft immer deutlich angestiegen. Isopren zählt zu den über 800 chemischen Verbindungen, die gesunde Menschen neben Kohlendioxid typischerweise in winzigen Mengen ausatmen. Um welche chemischen Verbindungen es sich genau handelt, die die Zuschauer bei lustigen Szenen verstärkt ausatmen, sei noch unbekannt. Die Wissenschaftler wollten herausfinden, ob der Atem der Menschheit wesentlich zu den Konzentrationen von Spurengasen wie etwa den Treibhausgasen Kohlendioxid und Isopren beiträgt. Sie sehen in den Atem-Messungen ein großes Potenzial etwa für die Erforschung des menschlichen Atems, das Rückschlüsse auf den Stoffwechsel erlaube.
Jonathan Williams et al.; Stefan Kramer


Zurück | Artikel versenden Artikel versenden | Artikel drucken Artikel drucken