Obwohl wir uns dessen nicht bewusst sind, ist das Kauen ein hochkomplexer Prozess: Unsere Zunge schiebt immer wieder passende Essensbrocken zwischen die Zähne des Ober- und Unterkiefers, damit sie dort dann passgenau zerkleinert werden können. Bevor die Zähne zusammenbeißen, zieht sich die Zunge schnell zurück und vermeidet so, eingeklemmt zu werden. Kaum löst sich der Biss, geht die ganze Prozedur wieder von vorne los. Dass die Zunge dabei durchaus in Gefahr ist, merken wir nur dann, wenn etwas schief geht und wir uns doch auf die Zunge beißen. “Kauen ist eine Aktivität, die wir bewusst kontrollieren können, aber wenn wir aufhören, darauf zu achten, nehmen Neuronen im Gehirn uns diese Arbeit automatisch ab”, erklärt Erstautor Edward Stanek von der Duke University in Durham. Frühere Studien gaben bereits erste Hinweise darauf, wo dieses “Kauzentrum” im Gehirn liegt. Wie die Steuerung des Kauens aber funktioniert und welche Verschaltungen dabei eine Rolle spielen, haben Stanek und seine Kollegen nun in Versuchen an Mäusen aufgeklärt.
Tollwutvirus als Helfer
Die Forscher nutzen bei ihrer Untersuchung ein raffiniertes Verfahren, um dem Kauprozess auf die Spur zu kommen: Ein modifiziertes Tollwutvirus half ihnen, den Weg von den Muskeln bis ins Gehirn zu verfolgen. Denn eine Eigenheit dieses Virus ist es, dass es sich von seiner Eintrittsstelle entlang der Nervenbahnen bis ins Gehirn vorarbeitet. Die Forscher markierten daher unschädlich gemachte Tollwutviren mit einem Fluoreszenzmarker und injizierten Mäusen diese Viren in zwei für das Kauen wichtige Muskeln: den Zungenvorstrecker und den Kieferschließer. Mit Hilfe des Leuchtmarkers konnten sie nun verfolgen, welche Nervenleitungen diese Muskeln mit dem Kauzentrum im Gehirn verbinden.
Wie sich zeigte, ist es offenbar kein Zufall, dass sich die Zunge immer dann zurückzieht, wenn wir zubeißen: Denn die beiden Muskeln, die diese Bewegungen steuern, sind miteinander verschaltet. Im Gehirn gibt es für jede der beiden Aktionen ein eigenes Kontrollzentrum, gebildet aus jeweils einer Gruppe von Motoneuronen. Die Signale dieser Zentren werden über sogenannte Prämotor-Neuronen an die Muskeln vermittelt. Und wie die Forscher feststellten, gibt es auf dieser Ebene eine Verknüpfung: Von jedem Muskel verlaufen Prämotor-Neuronen sowohl zum eigenen Kontrollzentrum als auch zu den Motoneuronen des jeweils anderen Muskels. Eine weitere Verschaltung dieser Art verbindet das Kontrollzentrum für den Kieferschluss zusätzlich mit dem Muskel, der die Zunge zurückzieht. Das bedeutet: Geht der Befehl an den Kiefer, zuzubeißen, erhalten auch beide Zungenmuskeln dieses Signal. Der Zungenstrecker erschlafft dann und der Zurückzieher bringt die Zunge rechtzeitig in Sicherheit.
Nach Ansicht der Forscher könnte dieses Prinzip der verknüpften Verschaltung auch bei anderen Bewegungen eine wichtige Rolle spielen. “Einzelne Neuronen können offensichtlich weiter unten in der Signalkaskade gleich in mehreren Bereichen Effekte auslösen”, sagt Stanek. Die Forscher betonen aber auch, dass selbst beim Kauen noch lange nicht alle Verknüpfungen aufgedeckt sind. “Wir haben uns nur zwei Muskeln angeschaut, am Kauen, Trinken und Sprechen sind aber mindestens zehn weitere beteiligt”, so Stanek.
