De optogenetica heeft een doorbraak betekent voor het hersenonderzoek.

Dat heeft ook veel nieuwe kennis opgeleverd over de manier waarop de hersenen eetlust, verzadiging, smaak, voedselbeloning en signalen vanuit de darm verwerken.

Zenuwcellen sturen met licht

Bij optogenetica worden lichtgevoelige eiwitten, zoals channelrhodopsine, in specifieke zenuwcellen ingebouwd. Met licht kunnen onderzoekers deze cellen vervolgens binnen milliseconden activeren of remmen. In 2005 lieten Deisseroth en collega's zien dat zenuwcellen op deze manier zeer nauwkeurig konden worden aangestuurd.

Hierdoor werd het mogelijk niet alleen te zien welke hersengebieden actief zijn tijdens eten, maar ook te onderzoeken welke zenuwcellen daadwerkelijk eetgedrag veroorzaken.

Eetlust en verzadiging

Optogenetica heeft vooral veel inzicht gegeven in de regulatie van voedselinname. In de hypothalamus bevinden zich onder andere AgRP/NPY-neuronen, die voedselinname stimuleren, en POMC-neuronen, die juist bijdragen aan remming van de voedselinname.

In een bekend experiment uit 2011 leidde optogenetische activering van ongeveer 800 AgRP-neuronen bij muizen al binnen enkele minuten tot sterke voedselinname. Activering van POMC-neuronen had het tegenovergestelde effect.

Nieuw onderzoek laat zien dat smaak deze eetlustcircuits al tijdens een maaltijd beïnvloedt. De smaak van voedsel remt AgRP-neuronen. Als onderzoekers deze remming tegengaan, eten muizen langer door voordat verzadiging optreedt.

Smaak, beloning en darm-hersenas

Voedselinname wordt niet alleen bepaald door eetlust en verzadiging. Ook smaak en voedselbeloning spelen een belangrijke rol. Optogenetisch onderzoek laat zien dat verschillende hersencircuits betrokken zijn bij de voorkeur voor onder andere vet- en suikerrijke voeding.

Ook de darm-hersenas is onderzocht. Voedingsstoffen in de darm activeren zenuwsignalen die via onder andere de nervus vagus naar de hersenen gaan. Experimentele activering van deze zenuwbanen kan dopamine-afgifte en voedselbeloning beïnvloeden. Onderzoek laat bovendien zien dat signalen voor vet en suiker via deels verschillende darm-hersenbanen worden verwerkt.

Ook relevant voor obesitasmedicatie

Optogenetica draagt ook bij aan kennis over hormonen die de voedselinname reguleren, zoals GLP-1. In 2025 werd een zenuwbaan tussen hypothalamus en hersenstam beschreven die gevoelig is voor GLP-1. Optogenetische activering van deze baan verminderde de voedselinname bij muizen.

Dergelijk onderzoek kan helpen om beter te begrijpen via welke hersencircuits GLP-1-gebaseerde obesitasmedicatie de voedselinname beïnvloedt.

Niet één eetlustcentrum

Optogenetica heeft duidelijk gemaakt dat voedselinname niet vanuit één enkel 'eetlustcentrum' wordt geregeld. Verschillende hersencircuits sturen honger, verzadiging, smaak, voedselbeloning, voedingsstofdetectie en voedselkeuze.

De techniek is vooral een experimentele onderzoeksmethode en het meeste voedingsonderzoek is tot nu toe bij proefdieren uitgevoerd. Toch heeft optogenetica sterk bijgedragen aan het inzicht dat eetgedrag ontstaat uit een samenspel van hersenen, darm, hormonen, smaak en beloningssystemen.

Meer informatie over obesitas en de regulatie van de voedselinname bij obesitas, zie:

• e-book Obesitas