Forschung

Angstforschung: Mehrere Signalstoffe und -wege steuern angeborenes Fluchtverhalten

22. 5. 2015 | Die Nase nimmt nicht nur Düfte wie von Rosen oder Orangen wahr, sondern auch chemische Botenstoffe wie Kairomone. Sie spielen im Tierreich eine Rolle und werden etwa von Katzen, Wieseln und anderen Raubtieren abgesondert. Bei Beutetieren wie Mäusen lösen sie ein angeborenes Fluchtverhalten aus. Forscher der Saar-Uni haben untersucht, wie drei dieser Stoffe im Gehirn verarbeitet werden. Für sie gibt es jeweils einen eigenen Signalweg. Erst in zwei Hirnregionen, der Amygdala und dem Hypothalamus, fließen die Informationen zusammen. Beim Menschen steuern diese Areale zum Beispiel Gefühle wie Angst.
"Ich kann dich nicht riechen" – an diesem Spruch ist etwas Wahres dran. Mäusen kann diese Tatsache sogar das Leben retten. Denn Mäuse, aber auch andere Beutetiere haben eine angeborene Aversion gegen den Geruch von Fressfeinden. Diese Reaktion wird von bestimmten Botenstoffen, den Kairomonen, vermittelt. Sie lösen bei der Maus einen angeborenen Fluchtinstinkt aus.

Professorin Trese Leinders-Zufall
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Professorin Trese Leinders-Zufall
Professor Frank Zufall
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Professor Frank Zufall
"Es gibt etliche dieser chemischen Botenstoffe. Sie regen die Sinneszellen des sogenannten olfaktorischen Systems an", erklärt Physiologie-Professor Frank Zufall von der Medizinischen Fakultät der Universität des Saarlandes. Das System sitzt in der Nase von Säugetieren – somit auch beim Menschen – und besteht aus vielen Untereinheiten. Diese reagieren spezifisch auf eine bestimmte Substanz und leiten Reize über Nervenbahnen an das Gehirn weiter. Wie dieser Prozess genau vonstatten geht, haben Forscher um Professorin Trese Leinders-Zufall und Professor Frank Zufall in einer aktuellen Studie mit Hilfe von drei Kairomonen untersucht. "Wir haben dazu mit Botenstoffen von Fleischfressern, Katzen und Hermelinen gearbeitet, die je eine eigene Untereinheit aktivieren", so Zufall.

Zunächst untersuchten die Wissenschaftler in einem Verhaltenstest, wie Mäuse auf die drei Substanzen reagieren. Dazu wurde jeweils eine 'Duft'-Probe in einer Ecke des Käfigs ausgelegt. "Es hat sich gezeigt, dass die Tiere sich in die gegenüberlegende Ecke zurückgezogen und alle drei Stoffe gemieden haben", sagt der Homburger Physiologe.

In einem weiteren Schritt sind die Forscher der Frage nachgegangen, wie diese neuronalen Schaltkreise funktionieren – wie also die Reize vom olfaktorischen System ins Gehirn weitergeleitet und verarbeitet werden. Dazu identifizierten sie Gene, mit denen sie die Untereinheiten und so die Reizweiterleitung gezielt ausschalten konnten. "Wir haben festgestellt, dass sich die drei Subsysteme nicht kreuzen und getrennt voneinander funktionieren", so der Professor. Aus Sicht der Evolution macht es Sinn, wenn solche Informationen parallel verarbeitet werden. Zufall erläutert: "Die Signalwege stehen sich nicht im Weg. Besitzt das olfaktorische System eines Tieres mehrere Untereinheiten, ist die Chance höher, dass sich die Tierart gleich vor mehreren Fressfeinden in Sicherheit bringen kann."

Die Studie zeigt zudem auf, dass die Informationen erst in zwei Hirnregionen, der Amygdala und dem Hypothalamus, zusammenfließen. "Hier aktivieren die Signale ein ganz eng umschriebenes Areal", erklärt Zufall. Diese Gebiete sind für verschiedene Aufgaben verantwortlich, so steuern sie zum Beispiel die Nahrungsaufnahme oder den Tag-Nacht-Rhythmus, aber eben auch Emotionen wie Angst, die für das Fluchtverhalten wichtig sind. Welche Zellen dort genau angeregt werden oder ob die Signale unterschiedliche Zellen aktivieren, sollen nun Folgestudien klären.

Auch in der menschlichen Amygdala werden Gefühle wie Ängste gesteuert. Das Hirnareal scheint auch daran beteiligt zu sein, Panikattacken auszulösen. Darüber hinaus besitzt der Mensch ähnliche und zum Teil identische olfaktorische Untereinheiten. Welche Bedeutung sie haben, müssen weitere Studien zeigen. Genauere Erkenntnisse bei dieser Form der Sinnesverarbeitung könnten in Zukunft beispielsweise helfen, Therapien für Menschen mit Angststörungen zu entwickeln.
  (© Universität des Saarlandes, AcademiaNet)
Melanie Löw

Source

  • A. Pérez-Gómez, K. Bleymehl, B. Stein, M. Pyrski, L. Birnbaumer, S. D. Munger, T. Leinders-Zufall, F. Zufall und P. Chamero: Innate Predator Odor Aversion Driven by Parallel Olfactory Subsystems that Converge in the Ventromedial Hypothalamus, Current Biology (2015), DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.03.026

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