Eine Studie der EPFL und von Nestlé zeigt, dass oxidativer Stress im Gehirn negative Auswirkungen auf die Motivation hat. Die Ergebnisse zeigen auch, dass die Motivation durch die Ernährung verbessert werden kann.
Im Leben kann die Motivation den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg, Zielsetzung und Müßiggang, Wohlbefinden und Traurigkeit ausmachen. Dabei ist es oft der schwierigste Schritt, motiviert zu werden und zu bleiben, und diese Frage hat zu zahlreichen Forschungsarbeiten geführt.
Nur ein kleiner Teil dieser Forschung befasste sich mit dem Stoffwechsel. "Professor Carmen Sandi von der Fakultät für Biowissenschaften an der ETH Lausanne fragt: "Haben die Unterschiede in den Stoffwechselprodukten im Gehirn Auswirkungen auf unsere Motivationsfähigkeit? "Wenn ja, könnte eine Ernährung, die die Metabolitenwerte beeinflusst, ein wirksames Mittel sein, um die Motivation zu verbessern?
Das Team um Carmen Sandi und ihre Kollegen vom Nestlé Institute of Health Sciences haben kürzlich eine Studie veröffentlicht, die eine erste Antwort auf diese Frage liefert. Die Forscherinnen und Forscher untersuchten einen tiefen Bereich des Gehirns namens "Nucleus accumbens", von dem bekannt ist, dass er eine wichtige Rolle bei der Regulierung von Funktionen wie Belohnung, Verstärkung, Aversion und vor allem Motivation spielt.
Stoffwechsel und oxidativer Stress im Gehirn
Die Idee hinter der Studie war, dass das Gehirn - wie alle Gewebe in unserem Körper - aufgrund seines Stoffwechsels einem ständigen oxidativen Stress ausgesetzt ist.
Was ist oxidativer Stress? Wenn Zellen verschiedene Moleküle "essen", um sich zu ernähren, produzieren sie eine Reihe von toxischen Abfallprodukten in Form von hochreaktiven Molekülen, die gemeinsam als "oxidierende Spezies" bezeichnet werden. Natürlich verfügen die Zellen über eine Reihe von Mechanismen, um die oxidierenden Spezies zu beseitigen und das chemische Gleichgewicht in der Zelle wiederherzustellen. Doch dieser Kampf findet ständig statt, und wenn dieses Gleichgewicht gestört ist, spricht man von "oxidativem Stress".
Verbindung zu Glutathion
Das Gehirn ist aufgrund seiner neurometabolischen Prozesse häufig übermäßigem oxidativem Stress ausgesetzt. Die Frage für die Forscherinnen und Forscher war, ob die Antioxidantienwerte im Nucleus accumbens die Motivation stören können. Um diese Frage zu beantworten, untersuchten die Wissenschaftler das wichtigste Antioxidans im Gehirn, ein Protein namens Glutathion (GSH), und dessen Zusammenhang mit der Motivation.
"Wir haben den Zusammenhang zwischen den Metaboliten im Nucleus accumbens - einer Schlüsselregion des Gehirns - und der Motivationsleistung bewertet", sagt Carmen Sandi. "Dann haben wir uns an Tiere gewandt, um den Mechanismus zu verstehen und die Kausalität zwischen dem gefundenen Metaboliten und der Leistung zu überprüfen, und damit bewiesen, dass die Ernährung das Verhalten auf diesem Weg verändert."
Verfolgung von GSH im Nucleus accumbens
Zunächst verwendeten sie eine Technik namens "Protonen-Magnetresonanz-Spektroskopie". Diese ermöglicht es, die Biochemie in einem bestimmten Bereich des Gehirns auf nicht-invasive Weise zu bewerten und zu quantifizieren. Die Forscherinnen und Forscher wandten die Technik im Nucleus accumbens von Menschen und Ratten an, um die GSH-Werte zu messen. Anschließend verglichen sie diese Werte mit der Leistung ihrer menschlichen und tierischen Probanden in standardisierten, anstrengungsbezogenen Aufgaben, die die Motivation messen.
Sie stellten fest, dass höhere GSH-Spiegel im Nucleus accumbens mit besseren und gleichmäßigeren Leistungen bei Motivationsaufgaben korrelierten.
GSH-Niveaus und Motivation
Da Korrelation aber nicht gleichbedeutend mit Kausalität ist, ging das Team zu Experimenten mit Ratten über, denen Mikroinjektionen eines GSH-Blockers verabreicht wurden, der die Synthese und den Spiegel des Antioxidans reduzierte. Die Ratten waren daraufhin weniger motiviert, was sich in schlechteren Leistungen bei belohnten Belastungstests niederschlug.
Im Gegenteil: Als die Forscherinnen und Forscher den Ratten eine Ernährungsintervention mit der GSH-Vorstufe N-Acetylcystein (die den GSH-Spiegel im Nucleus accumbens erhöht) verabreichten, erzielten die Tiere bessere Ergebnisse. Der Effekt war "potenziell durch eine zelltypspezifische Veränderung der glutamatergen Eingänge zu den Mitteldornneuronen des Nucleus accumbens vermittelt", wie die Autorinnen und Autoren schreiben.
Können Ernährung oder Nahrungsergänzungsmittel die Motivation steigern?
"Unsere Studie eröffnet neue Einblicke in die Art und Weise, wie der Gehirnstoffwechsel mit dem Verhalten zusammenhängt, und schlägt Ernährungsmaßnahmen, die auf oxidative Schlüsselprozesse abzielen, als ideale Interventionen zur Erleichterung der Ausdauer bei körperlicher Anstrengung vor", schlussfolgern die Autorinnen und Autoren. Die Ergebnisse der Studie "zeigen, dass die Verbesserung der antioxidativen Funktion des Nucleus accumbens ein praktikabler Ansatz zur Förderung der Motivation sein könnte".
"N-Acetylcystein, das Nahrungsergänzungsmittel, das wir in unserer Studie verabreicht haben, kann im Körper auch aus seiner Vorstufe, dem Cystein, synthetisiert werden", erklärt Carmen Sandi. "Cystein ist in "proteinreichen Lebensmitteln" wie Fleisch, Huhn, Fisch oder Meeresfrüchten enthalten. Andere Quellen mit geringeren Gehalten sind Eier, Vollkornprodukte wie Brot und Müsli sowie einige Gemüsesorten wie Brokkoli, Zwiebeln und Hülsenfrüchte.
"Natürlich gibt es neben N-Acetylcystein noch andere Möglichkeiten, die GSH-Spiegel im Körper zu erhöhen, aber ihr Zusammenhang mit den Spiegeln im Gehirn - und insbesondere im Nucleus accumbens - ist weitgehend unbekannt. Unsere Studie stellt einen prinzipiellen Beweis dafür dar, dass N-Acetylcystein aus der Nahrung die GSH-Spiegel im Gehirn erhöhen und das Anstrengungsverhalten erleichtern kann."
Andere Mitwirkende
Zentrum für biomedizinische Bildgebung (CIBM) der EPFL
Referenzen
Ioannis Zalachoras, Eva Ramos-Fernández, Fiona Hollis, Laura Trovò, João Rodrigues, Alina Strasser, Olivia Zanoletti, Pascal Steiner, Nicolas Preitner, Lijing Xin, Simone Astori, Carmen Sandi. Glutathione in the nucleus accumbens regulates motivation to exert reward incentivized effort. eLife 2022; 11:e77791. DOI: 10.7554/eLife.77791.
