17.7: Neurale Regulation

Die Verdauung beginnt mit der cephalen Phase, die das Verdauungssystem auf die Nahrungsaufnahme vorbereitet. Wenn unser Gehirn visuelle oder olfaktorische Informationen über die Nahrung verarbeitet, löst es Impulse für die Nahrungsaufnahme in den Hirnnerven, die die Speicheldrüsen und den Magen innervieren, aus.

Die cephale Phase ist eine konditionierte oder erlernte Reaktion für bekannte Nahrungsmittel. Unser Appetit oder Wunsch nach einem bestimmten Nahrungsmittel beeinflusst die vorbereitenden Reaktionen, die vom Gehirn gesteuert werden. Individuen können mehr Speichel und Magengrummeln in Erwartung für Apfelkuchen anstatt für Brokkoli produzieren. Appetit und Verlangen sind Produkte des Hypothalamus und der Amygdala. Das sind Gehirnbereiche, die mit viszeralen Prozessen und Emotionen verbunden sind. Nach der cephalen Phase wird die Verdauung durch das enterische Nervensystem (ENS) als unkonditionierter Reflex gesteuert. Individuen müssen nicht lernen, wie man Nahrung verdauen kann. Es geschieht unabhängig davon, ob Apfelkuchen oder Brokkoli verdaut werden muss.

Das ENS ist insofern einzigartig, als dass es (meistens) unabhängig vom Gehirn funktioniert. Bei etwa 90% der Kommunikation werden Signale von dem ENS an das Gehirn gesendet werden und nicht umgekehrt. Diese Nachrichten geben dem Gehirn Informationen über Sättigung, Übelkeit oder Blähungen.

Das ENS ist als Teil des peripheren Nervensystems auch insofern einzigartig, als dass es sowohl motorische als auch sensorische Neuronen enthält. Zum Beispiel leitet das ENS die Bewegungen der glatten Muskulatur, die die Nahrung entlang des Verdauungstrakts von der Speiseröhre zum Anus bewegen und vorwärtstreiben. Das Gehirn hingegen steuert die Skelettmuskeln, welche die bewussten Prozesse wie Schlucken und Stuhlgang durchführen.

Sensorische ENS-Neuronen erkennen Veränderungen im Magen und Darm. Mechanorezeptoren erkennen Dehnung und Blähung der Magen-und Zwölffingerdarmschleimhaut, wenn Nahrung in diese Räume gelangt. Anschließend erkennen die Chemorezeptoren Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung des Chymus. Sie erkennen z.B. den pH-Wert und das Vorhandensein von Proteinen und Fetten. Diese Informationen werden verwendet, um jeden Schritt in der Verdauung voranzutreiben und für die Koordination mit dem endokrinen System, um Verdauungshormone freizusetzen.

Das ENS enthält zwischen 200 und 600 Millionen Neuronen. Daher bezeichnet man es auch manchmal als “kleines Gehirn”. Es verwendet viele der gleichen Neurotransmitter wie das zentrale Nervensystem (ZNS) und das Gehirn. Aus diesem Grund sind die Neuronen im ENS anfällig für dieselben neurologischen Insulte wie die Hirnneuronen, wodurch Darmstörungen mit neurologischen Störungen verbunden sein können. Zum Beispiel zeigen Neuronen im ENS und im Gehirn bei Menschen mit Parkinson ähnliche Krankheitssymptome wie Alpha-Synuclein-Einschlüsse und möglicherweise Lewy-Körperchen.

Während des ersten Teils der Verdauung, der cephalen Phase, reagiert das Gehirn auf verwandte Reize wie visuelle oder olfaktorische Informationen über Lebensmittel, bevor diese überhaupt in den Mund gelangen. Eine solche konditionierte Kontrolle soll das Verdauungssystem vorbereiten, indem sie Nervenimpulse in den Hirnnerven auslöst, die die Speicheldrüsen innervieren, um mehr Speichel zu produzieren. Der Vagusnerv wird ebenfalls aktiviert und erhöht die Produktion von Magensäften im Magen.

Sobald die Nahrung geschluckt ist, wird die Verdauung zu einem bedingungslosen Reflex, der von einem Zweig des autonomen Nervensystems, dem enterischen Nervensystem (ENS), gesteuert wird, welches die Bewegungen der glatten Muskeln steuert, die die Nahrung entlang des Verdauungstrakts vom Ösophagus zum Anus hin bewegen. Das Eintreffen von Nahrungsmitteln im Magen während der Magenphase dehnt die Wände und die Ausdehnung wird durch Mechanorezeptoren im ENS erfasst. Andere sensorische Rezeptoren, Chemorezeptoren, erkennen Veränderungen des pH-Werts und des Magens, wenn das Essen in Chymus, eine flüssige Mischung aus Essen und Magensäften, umgewandelt wird.

Während der Darmphase, wenn Chymus in den Zwölffingerdarm, den Beginn des Dünndarms, gelangt, werden ähnliche Rezeptoren aktiviert. Sowohl in der Magen- als auch in der Darmphase ist die Aktivierung von ENS-Rezeptoren mit der Sekretion von Verdauungshormonen verbunden, wodurch eine neuroendokrine Beziehung bei der Verdauung hergestellt wird. Magenphase - Neuroendokrine Beziehung - Darmphase