Kurzzeitige Nahrungsdeprivation erhöht Herzschlag-evozierte Potenziale (HEPs) als Indikatoren für kortikale Verarbeitung kardial-interozeptiver Prozesse

Interozeption – die Wahrnehmung von Körpervorgängen – spielt bei der Regulation des Essverhaltens möglicherweise eine entscheidende Rolle. Nahrungsdeprivation hat eine Reihe von metabolischen und endokrinologischen Konsequenzen. Bei kurzzeitiger Nahrungsdeprivation zeigt sich eine Erhöhung des sympathischen Tonus, welche dafür verantwortlich sein könnte, dass sich die Interozeptionsgenauigkeit gegenüber kardialer Stimuli gleichzeitig erhöht. Die physiologischen Grundlagen von Interozeption sind die Übermittlung von viszeral-afferenten neuronalen Signalen, während die Wahrnehmung dieser Signale die Lenkung der Aufmerksamkeit auf diese Signale erfordert. Bisherige Ergebnisse gehen auf Leistungen in Herzschlagdetektionsaufgaben zurück. Obwohl diese Methoden mehrfach validiert wurden, sind sie wahrscheinlich ungeeignet dazu, die viszeral-afferente Signalübermittlung und Aufmerksamkeitslenkung auf diese Signale voneinander zu trennen. Daher hatte die vorliegende Studienreihe zum Ziel, den Einfluss von kurzzeitiger Nahrungsdeprivation auf Herzschlag-evozierte Potenziale (HEPs) in Ruhebedingung zu untersuchen. Die HEPs gelten als psychophysiologischer Indikator für die kortikale Verarbeitung kardial-interozeptiver Prozesse. Bislang ist unbekannt, ob metabolische und endokrinologische Prozesse HEPs modulieren können. In einer ersten Studie wurden 16 gesunden Männern (Alter: 23,8 [2,1] Jahre) intravenös sowohl das Stresshormon Cortisol, als auch eine Placebo-Substanz verabreicht. Es zeigte sich, dass Cortisol bei offenen Augen kurzfristig zu einer höheren HEP-Amplitude führte, als bei geschlossenen Augen (p = .03). Daraus kann man ableiten, dass endokrinologische Prozesse das Potenzial haben, die HEP-Amplitude zu modulieren. In der folgenden Studie wurden 16 gesunde Frauen (Alter: 22,6 [1,9] Jahre) sowohl nach standardisierter Nahrungsaufnahme, als auch nach 18-stündiger Nahrungsdeprivation getestet. Es zeigte sich eine Erhöhung der HEP-Amplitude nach Nahrungsdeprivation (p = .02). Gleichzeitig konnten keine Veränderungen der Herzrate, noch der Herzratenvariabilität beobachtet werden. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Nahrungsdeprivation die kortikale Verarbeitung afferenter Signale aus dem kardiovaskulären System intensiviert, was nicht durch eine höhere sympathische Aktivität erklärt werden kann. Mögliche physiologische Signalwege und Implikationen für die Ätiologie von Essstörungen werden diskutiert

Tune It Down to Live It Up? Rapid, Nongenomic Effects of Cortisol on the Human Brain

The stress hormone cortisol acts on the brain, supporting adaptation and time-adjusted coping processes. Whereas previous research has focused on slow emerging, genomic effects of cortisol, we addressed the rapid, nongenomic cortisol effects on in vivo neuronal activity in humans. Three independent placebo-controlled studies in healthy men were conducted. We observed changes in CNS activity within 15 min after intravenous administration of a physiological dose of 4 mg of cortisol (hydrocortisone). Two of the studies demonstrated a rapid bilateral thalamic perfusion decrement using continuous arterial spin labeling. The third study revealed rapid, cortisol-induced changes in global signal strength and map dissimilarity of the electroencephalogram. Our data demonstrate that a physiological concentration of cortisol profoundly affects the functioning and perfusion of the human brain in vivo via a rapid, nongenomic mechanism. The changes in neuronal functioning suggest that cortisol acts on the thalamic relay of background as well as on task-specific sensory information, allowing focus and facilitation of adaptation to challenges

Intranasal insulin increases regional cerebral blood flow in the insular cortex in men independently of cortisol manipulation

Insulin and cortisol play a key role in the regulation of energy homeostasis, appetite, and satiety. Little is known about the action and interaction of both hormones in brain structures controlling food intake and the processing of neurovisceral signals from the gastrointestinal tract. In this study, we assessed the impact of single and combined application of insulin and cortisol on resting regional cerebral blood flow (rCBF) in the insular cortex. After standardized periods of food restriction, 48 male volunteers were randomly assigned to receive either 40 IU intranasal insulin, 30 mg oral cortisol, both, or neither (placebo). Continuous arterial spin labeling (CASL) sequences were acquired before and after pharmacological treatment. We observed a bilateral, locally distinct rCBF increase after insulin administration in the insular cortex and the putamen. Insulin effects on rCBF were present regardless of whether participants had received cortisol or not. Our results indicate that insulin, but not cortisol, affects blood flow in human brain structures involved in the regulation of eating behavior. Hum Brain Mapp, 2013. © 2013 Wiley Periodicals, Inc