Die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur ist für endotherme Tiere mit einem hohen Energieaufwand verbunden, sodass Säugetiere in der Kälte mehr essen, um den Energieaufwand zu kompensieren. Als endothermer Organismus wird in der Biologie ein Tier bezeichnet, das seine Körpertemperatur von innen her reguliert, also alle Säugetiere wie auch der Mensch.
Lal et al. (2023) haben nun den neuronalen Mechanismus, der dieser Kopplung zugrunde liegt, untersucht. Durch Verhaltens- und Stoffwechselanalysen fand man dabei heraus, dass Mäuse in der Kälte dynamisch zwischen Energieerhalt und Nahrungssuche wechseln, wobei letztere in erster Linie durch den Energieverbrauch und nicht durch das Kälteempfinden gesteuert wird. Um die neuronalen Mechanismen zu identifizieren, die der kälteinduzierten Nahrungssuche zugrunde liegen, verwendeten man Kartierungen des gesamten Gehirns und stellte fest, dass das Xiphoid, ein kleiner Kern im Thalamus der Mittellinie, bei längerer Kälte, die mit einem erhöhten Energieverbrauch einhergeht, selektiv aktiviert wurde, nicht aber bei akuter Kälteexposition.
Die Bildgebung zeigte auch, dass die Aktivität des Xiphoid mit der Nahrungssuche unter kalten Bedingungen korreliert. Mit Hilfe von aktivitätsabhängigen viralen Strategien fand man auch heraus, dass die optogenetische und chemogenetische Stimulation von durch Kälte aktivierten Xiphoid-Neuronen selektiv die Nahrungssuche unter Kältebedingungen rekapitulierte, während ihre Hemmung sie unterdrückte. Mechanistisch gesehen kodiert Xiphoid für einen kontextabhängigen Valenzschalter, der das Verhalten der Nahrungssuche unter kalten, aber nicht unter warmen Bedingungen fördert. Darüber hinaus werden diese Verhaltensweisen durch eine Projektion von Xiphoid zum Nucleus accumbens vermittelt.
Diese Ergebnisse belegen, dass Xiphoid eine Schlüsselregion bei der Kontrolle der kälteinduzierten Nahrungsaufnahme ist, die einen wichtigen Mechanismus zur Aufrechterhaltung der Energiehomöostase bei endothermen Tieren darstellt.
Literatur
Lal, Neeraj K., Le, Phuong, Aggarwal, Samarth, Zhang, Alan, Wang, Kristina, Qi, Tianbo, Pang, Zhengyuan, Yang, Dong, Nudell, Victoria, Yeo, Gene W., Banks, Alexander S. & Ye, Li (2023). Xiphoid nucleus of the midline thalamus controls cold-induced food seeking. Nature, 621, 138-145.