Breinkringe wat die ooreengekome oorlewing identifiseer (2013)

Breinbane wat die ooreengekome oorlewering identifiseer

September 26th, 2013 in Neurowetenskap

Die werk van Jennings en kollegas identifiseer 'n neurale kring onderliggend aan voedingsgedrag in muise. Met behulp van optogenetika om hierdie neurale kring te bewerkstellig, was die navorsers in staat om voergedrag onderskeidelik te bestuur en te inhibeer, op verrassende maniere, insluitend om voeding in goed gevoed muise te stimuleer en voeding in honger muise te inhibeer. Hierdie spesifieke beeld toon hoe stimulering van die neurale stroombaan die navorsers geïdentifiseer het, het veroorsaak dat hulle in muise wie se energiebehoeftes reeds nagekom is, geïdentifiseer het. Krediet: Josh Jennings

Die werk van Jennings en kollegas identifiseer 'n neurale kring onderliggend aan voedingsgedrag in muise. Met behulp van optogenetika om hierdie neurale kring te bewerkstellig, was die navorsers in staat om voergedrag onderskeidelik te bestuur en te inhibeer, op verrassende maniere, insluitend om voeding in goed gevoed muise te stimuleer en voeding in honger muise te inhibeer. Hierdie spesifieke beeld toon hoe stimulering van die neurale stroombaan die navorsers geïdentifiseer het, het veroorsaak dat hulle in muise wie se energiebehoeftes reeds nagekom is, geïdentifiseer het. Krediet: Josh Jennings

Sestig jaar gelede kon wetenskaplikes 'n gebied van die brein van 'n muis elektries stimuleer wat veroorsaak dat die muis eet, hetsy honger of nie. Nou het navorsers van die UNC School of Medicine die presiese sellulêre verbindings vasgestel wat verantwoordelik is vir die aanleiding van die gedrag. Die bevinding, wat op 27 September in die tydskrif gepubliseer is Wetenskap, gee insig in 'n oorsaak vir vetsug en kan lei tot behandeling vir anorexia, bulimia nervosa en binge eating disorder - die mees algemene eetversteuring in die Verenigde State.

'Die studie beklemtoon dat vetsug en ander eetversteurings 'n neurologiese basis, ”Het senior studie-outeur Garret Stuber, PhD, assistent-professor in die departement psigiatrie en departement van selbiologie en fisiologie. Hy is ook 'n lid van die UNC Neuroscience Centre. "Met verdere studie kon ons uitvind hoe om die aktiwiteit van selle in 'n spesifieke brein te reguleer en behandelings te ontwikkel."

Cynthia Bulik, 'n vooraanstaande professor in eetstoornisse aan die UNC School of Medicine en die Gillings School of Global Public Health, het gesê: "Stuber se werk gaan presies af biologiese meganismes wat ywerig eet en ons sal lei van stigmatiserende verklarings wat skuld en 'n gebrek aan wilskrag oproep. ” Bulik was nie deel van die navorsingspan nie.

Terug in die 1950s, toe wetenskaplikes 'n streek van die brein elektries gestimuleer het, het die laterale hipotalamus gestimuleer, het hulle geweet dat hulle baie verskillende soorte breinselle stimuleer. Stuber wou fokus op een sel-tipe-gaba neurone in die bedkern van die stria terminus, of BNST. Die BNST is 'n outcropping van die amigdala, die deel van die brein wat verband hou met emosie. Die BNST vorm ook 'n brug tussen die amygdala en die laterale hipotalamus, die breinstreek wat primêre funksies bestuur, soos eet, seksuele gedrag en aggressie.

Die BNST gaba neurone het 'n selliggaam en 'n lang string met vertakte sinapse wat oordra elektriese seine in die laterale hipotalamus. Stuber en sy span wou daardie sinapse stimuleer deur gebruik te maak van 'n optogenetiese tegniek, 'n betrokke proses wat hom sal toelaat om BNST-selle te stimuleer bloot deur lig op hul sinapse te skyn.

Tipies, breinselle reageer nie op lig nie. Dus het Stuber se span geneties gemanipuleerde proteïene - van alge - wat sensitief is vir lig gebruik en geneties gemanipuleerde virusse gebruik om dit in die brein van muise af te lewer. Hierdie proteïene word dan slegs in die BNST-selle tot uitdrukking gebring, ook in die sinapse wat met die hipotalamus verbind word.

Sy span het dan veseloptiese kabels in die brein van hierdie spesiaal geteelde muise geïmplanteer, en dit het die navorsers toegelaat om lig deur die kabels te skyn en op BNST-sinapse. Sodra die lig BNST-synapse getref het, het die muise vreetlik begin eet, al was hulle goed gevoed. Daarbenewens het die muise 'n sterk voorkeur vir hoëvet-voedsel gehad.

"Hulle sal in ongeveer 20 minute tot die helfte van hul daaglikse kalorie-inname eet," het Stuber gesê. "Dit dui daarop dat hierdie BNST-baan 'n rol kan speel in voedselverbruik en patologiese toestande soos eetgewoontes."

Die stimulering van die BNST het ook daartoe gelei dat die muise gedrag wat met beloning geassosieer word, uitstal, wat daarop dui dat blinkende lig op BNST-selle die plesier van eetgewoontes verhoog. Aan die kant van die BNST-pad het muise minder belangstelling in eet gegee, selfs al is hulle van voedsel ontneem.

"Ons kon regtig gebruik maak van die presiese neurale stroombaanverbinding wat hierdie verskynsel veroorsaak het, wat al meer as 50 jaar waargeneem is," het Stuber gesê.

Die studie, wat gebruik maak van tegnologie wat uitgelig word in die nuwe Nasionale Institusion of Health Brain Initiative, dui daarop dat foutiewe bedrading in BNST selle kan inmeng met honger of versadigingswyses en bydra tot menslike eetversteurings, wat mense lei om te eet selfs wanneer hulle vol is of om te vermy kos wanneer hulle honger het. Verdere navorsing is nodig om te bepaal of dit moontlik sou wees om dwelms te ontwikkel wat 'n wanfunksionele BNST-kring regstel.

"Ons wil eintlik die normale funksie van hierdie seltipes waarneem en hoe dit elektriese seine afvuur as die diere voed of honger is," het Stuber gesê. 'Ons wil hul genetiese eienskappe verstaan ​​- watter gene word uitgedruk. As ons byvoorbeeld selle vind wat regtig geaktiveer word na eetgees, kan ons dan na die gene-uitdrukkingsprofiel kyk om uit te vind wat die selle uniek maak van ander neurone. ”

En dit, het Stuber gesê, kan lei tot potensiële teikens vir dwelms om sekere bevolkings pasiënte te behandel eetversteurings.

Meer inligting: "The Inhibitory Circuit Architecture of the Lateral Hypothalamus Orchestrates Feeding," deur JH Jennings et al. Wetenskap2013.

Voorsien deur die Universiteit van Noord-Carolina Gesondheidsorg