تعليقات: دراستان بارزتان توضحان وجود دوائر منفصلة لاستهلاك السكر القهري - أو كما يسميها YBOP ، 'a آلية الشراهة". لقد كان يعتقد دائمًا أن الإدمان السلوكي ينشأ من فقط تعديلات "الدوائر العادية". في حين أن هذا يحدث بالفعل ، فمن الواضح الآن وجود "دوائر الشراهة" المنفصلة أيضًا.
هذا له معنى تطوري. إنها طريقة لحث الحيوان على الإفراط في الاستهلاك عندما يكون الطعام متاحًا. تنشأ هذه الدوائر من منطقة ما تحت المهاد ، وهي أيضًا منطقة التحكم الرئيسية في السلوك الجنسي والرغبة الجنسية والانتصاب. ليس لدي أدنى شك في أن الثدييات تمتلك "دوائر الشراهة" لممارسة الجنس وكذلك الطعام. التكاثر هو الأولوية القصوى لجيناتنا ، وعادة ما تكون فرص التزاوج أقل وأبعد من فرص الأكل.
معا ، السمنة ونوع السكري 2 من بين أعظم المشاكل الصحية في بلادنا ، وهي إلى حد كبير نتيجة ما يسميه العديد من "الإدمان" على السكر. لكن حل هذه المشكلة أكثر تعقيدًا من حل إدمان المخدرات ، لأنه يتطلب الحد من محرك الأقراص لأكل الأطعمة غير الصحية دون التأثير على الرغبة في تناول الأطعمة الصحية عند الجوع.
في ورقة جديدة في الموبايل قام علماء الأعصاب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتفكيك هاتين العمليتين في الفئران ، وتبين أن تثبيط دائرة دماغية لم تكن معروفة من قبل والتي تنظم استهلاك السكر القهري لا تتعارض مع تناول الطعام الصحي.
"للمرة الأولى ، حددنا كيف يقوم الدماغ بتشفير السكر القهري ، وقد أظهرنا أيضًا أنه يبدو مميزًا عن الأكل العادي والتكيفي" ، كما يقول المؤلف الكبير كاي تاي ، وهو محقق رئيسي في معهد بيكوار للتعلم. والذاكرة الذين سبق لهم تطوير تقنيات جديدة لدراسة دارات الدماغ في الإدمان والقلق. "نحن بحاجة لدراسة هذه الدائرة بعمق أكبر ، ولكن هدفنا النهائي هو تطوير طرق آمنة وغير باضعة لتجنب سلوكيات التناول غير المؤذية ، أولاً في الفئران وفي نهاية المطاف في الناس".
يُعرَّف إدمان المخدرات بأنه السعي القهري للمخدرات بالرغم من العواقب السلبية في المدرسة أو العمل أو المنزل. المخدرات التي تسبب الإدمان "تخطف" الدماغ المركز الطبيعي لمعالجة المكافآت ، المنطقة السقيفية البطنية (VTA). لكن الطعام هو مكافأة طبيعية ، وعلى عكس الدواء ، فهو ضروري للبقاء على قيد الحياة ، لذلك لم يتضح ما إذا كان الإفراط في تناول الطعام ناتجًا عن إكراه مشابه أم عن شيء آخر.
يقول أنتونيلو بونكي ، المدير العلمي في المعهد الوطني لتعاطي المخدرات الذي لم يشارك في البحث: "تمثل هذه الدراسة ، في رأيي ، خطوة رائعة إلى الأمام في فهم الجوانب المعقدة الكثيرة لسلوكيات التغذية". "في حين أن هناك العديد من الدراسات الممتازة في الماضي ، بالنظر إلى الدافع القهري لاضطرابات الإدمان ، فهذه هي المرة الأولى التي تذهب فيها الدراسة بعمق وشامل إلى نفس جوانب سلوك التغذية القهري. من منظور متعددي ، أنتج المنهج الاستثنائي متعدد التخصصات المستخدم في هذه الدراسة اكتشافًا مثيرًا للغاية: أن استهلاك السكر القهري يتوسطه دارة عصبية مختلفة عن الأكل الفسيولوجي الصحي.
بالنسبة للدراسة ، ركزت تى وطالبها الدراسات العليا إدوارد نيه على الروابط بين VTA والهايب الوحشي (LH) ، الذي يتحكم في التغذية. ولكن نظرًا لأن LH يتحكم أيضًا في سلوكيات مختلفة ومتنوعة ويتصل بعدة مناطق دماغية أخرى ، لم يعزل أحد بعد دائرة تغذية وتجهيز المكافأة. تم تحديد Tye و Nieh لأول مرة وتميز فقط الخلايا العصبية LH التي ترتبط بـ VTA وسجلت أنشطتها الطبيعية في شرائح الدماغ ، بمساعدة Gillian Matthews ، قبل الانتقال إلى التجارب على الحيوانات. سجلت الأقطاب نشاط هذه الخلايا العصبية المحددة خلال السلوكيات الحيوانية.
تحب الفئران بشكل طبيعي السكروز - على غرار البشر الذين يحبون المشروبات الغازية الغنية بالسكر - لذلك درب نيه الفئران على البحث عن السكروز في منفذ التوصيل عند سماع ورؤية إشارة. بعد أن تعلمت الفئران التنبؤ بمكافأة السكروز عند الإشارة ، حجب المكافأة عشوائيًا حوالي نصف الوقت - خيبة أمل مريرة. في أوقات أخرى ، تلقت الفئران بشكل غير متوقع مكافأة سكروز دون أي إشارة تنبؤية - مفاجأة حلوة. يسمى هذا الاختلاف بين التوقع والخبرة خطأ توقع المكافأة.
أظهرت التسجيلات العصبية أن نوعًا واحدًا من العصبونات LH التي ترتبط بـ VTA لم ينشط إلا بعد أن تعلّم الحيوان السعي للحصول على مكافأة السكروز ، سواءً حصل على المكافأة أم لا. مجموعة أخرى من الخلايا العصبية LH ، عند تلقي ردود الفعل من VTA ، ترميز الرد على المكافأة أو إغفالها.
بعد ذلك ، عمل نيه مع طالب دكتوراه / دكتوراه في مختبر تاي ، ستيفن أولسوب ، لتعديل الفئران بحيث تحمل الإسقاطات العصبية LH-VTA بروتينات حساسة للضوء يمكنها تنشيط أو إسكات الخلايا العصبية بنبضات ضوئية ، وهي طريقة تسمى علم البصريات الوراثي. أدى تنشيط الإسقاطات إلى تناول السكروز القهري وزيادة الإفراط في تناول الطعام في الفئران التي كانت ممتلئة. أدى تعطيل هذا المسار إلى تقليل البحث القهري عن السكروز الذي يشبه الإدمان ، لكنه لم يمنع الفئران التي كانت جائعة من تناول طعام منتظم. يقول نيه: "كان ذلك مثيرًا لأن لدينا بيانات التسجيل لإظهار كيفية حدوث هذا البحث القهري عن السكر ، ويمكننا قيادة أو قمع السلوك القهري فقط من خلال إجراء تغييرات دقيقة للغاية في الدائرة العصبية."
"افترض باحثو الإدمان أن الانتقال من الأفعال إلى العادات إلى الإكراه هو السبيل إلى تكوين الإدمان ، لكن مكان وكيفية حدوث ذلك في الدماغ كان لغزًا" ، كما يقول تاي ، وهو أيضًا أستاذ مساعد التطوير الوظيفي في وايتهيد في قسم الدماغ والعلوم المعرفية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. "الآن لدينا دليل يوضح أن هذا الانتقال يتم تمثيله في دائرة LH-VTA."
أظهر نيه ، الذي يعمل مع ماثيوز ، وهو باحث ما بعد الدكتوراة في مختبر تاي ، أن الخلايا العصبية LH ترسل مزيجًا من الإشارات المثيرة (الغلوتامات) والمثبطة (GABA) إلى VTA. ولكن على عكس ما هو متوقع ، كانت الإشارات المثبطة ، وليس الإشارات المثيرة ، هي التي أطلقت نشاط التغذية في الفئران. عندما تم تنشيط إسقاطات GABA وحدها ، تصرفت الفئران بشكل غريب ، حيث كانت تقضم قاع القفص وتؤثر على حركات إحضار كتلة صلبة من الطعام إلى الفم ومضغها. (لقد تم إطعامهم ، لذلك لم يكونوا جائعين). يقول نيه: "نعتقد أن الإسقاطات الغلوتاماتيكية تنظم دور توقعات GABAergic ، وتوجيه ما هو مناسب للقضم". "يجب أن يعمل كلا المكونين معًا للحصول على إشارات تغذية مفيدة."
يقول بونسي: "هذا أمر مهم للغاية بالنسبة لهذا المجال ، لأن هذا شيء لم نكن نعرفه من قبل ، ويحمل إمكانية إحداث ثورة في الطريقة التي نتعامل بها مع العلاج من الإفراط في تناول الطعام القهري".
وصف الباحثون أيضا الخلايا العصبية غير المتجانسة على الطرف المتلقي من هذه التوقعات في VTA. كل مجموعة فرعية من الخلايا العصبية LH تتصل مع الخلايا العصبية المنتجة للدوبامين و GABA في VTA. يقوم المختبر الآن بالتحري عن كيفية اختلاف سلوكيات التغذية والبحث عن السكروز بناءً على نوع العصبون المستهدف.
وقد بدأ هذا البحث كجزء من جائزة المحقق الجديد لـ 2013 NIH Director من Tye ، مع هدف طويل الأجل يتمثل في وضع نموذج جديد لعلاج السمنة يمكن تطبيقه على الاضطرابات العصبية والنفسية الأخرى. وجاء التمويل الإضافي من مصادر عامة وخاصة عديدة ، بما في ذلك زمالة NFE لبحث الخريجين NSF ، زمالة الأنظمة العصبية التكاملية ، وبرنامج التدريب في علم الأعصاب في التعلم والذاكرة. كما ساهم في هذا العمل كل من كارا ن. بريسبري وكريستوفر أ. ليبلا ورومي ويخمان وراشيل نفيه وكريغ ب. وايلدز ، وجميعهم أعضاء في معهد بيكوور.
حدد العلماء الخلايا العصبية المسؤولة عن الاستهلاك المفرط للأغذية بمستوى غير مسبوق من التفاصيل
By آنا أزفولينسكي | يناير 29، 2015
وقد حدد فريقان بحثان مستقلان مجموعات من العصبونات في منطقة الوطاء المسؤولة عن تحفيز الغذاء كالمكافأة ، ولكن من غير المحتمل أن يكون ذلك ضروريًا لتحفيز الأكل من أجل البقاء. نشرت المجموعتان نتائجهما اليوم (يناير 29) في الموبايل .
"هذه هي الأوراق الكبيرة التي تبدأ في تحديد تعقيد وتغاير [الوطاء] ومجموعات محددة من الخلايا العصبية التي يمكن أن تنتج نتائج سلوكية درامية" ، وقال رالف ديليونوهو عالم أعصاب في جامعة ييل لم يشارك في العمل.
باستخدام optogenetics ، علم الأعصاب جاريت ستوبر في جامعة نورث كارولينا ، وجد تشابل هيل وزملاؤه أن تنشيط الخلايا العصبية في GABAergic داخل المهاد الجانبي (LH) أدى الفئران إلى إطعام أكثر تواترا ، في حين أن تثبيط نشاط هذه الخلايا العصبية حفز الفئران لعدم تناول الطعام الزائد. كانت هذه الخلايا العصبية متميزة عن غيرها من المجموعات العصبية في LH سابقا المتورطين في الأكل والسلوكيات الأخرى ذات الصلة المكافأة. عندما تمتلئ هذه الخلايا العصبية وراثيا ، كانت أقل تحفيز الفئران للحصول على مكافأة السعرات الحرارية السائل. كما تصور العلماء إشارات الكالسيوم لمئات من الخلايا العصبية الفردية GABAergic في آن واحد في الفئران الحرة المتحركة عن طريق زرع المناظير الدقيقة في LH وإرفاق مجهر مضان مصغرة إلى رؤوس الحيوانات. أظهر تصوير الكالسيوم تجمعات متميزة من الخلايا العصبية GABAergic نشطًا على الطعم الأول لمكافأة الطعام أو عندما دقت الفئران أنوفهم - وهو علامة على الاهتمام بالغذاء - ولكن نادرًا ما يحدث أثناء كلا النشاطين.
ويمكّن تصوير الكالسيوم في الجسم الحي الباحثين من قراءة النشاط العصبوني على نطاق أوسع - في مناطق محددة من الدماغ ، حسب قول DiLeone. تم تطوير هذه التقنية من قبل مختبر مارك شنيتزر في جامعة ستانفورد. "قبل ست سنوات ، لم يكن لدينا أي من هذه التقنيات - الاجتثاث الوراثي ، علم البصريات الضوئي ، التصوير في الجسم الحي". بول فيليبسوقال خبير في علم الأعصاب في جامعة واشنطن في عالم. "إنه لأمر مدهش أن نرى مختبر Stuber يضع هذه معا بطريقة نظيفة جدا للإجابة على أسئلة علم الأعصاب المهمة."
تتنوع الخلايا العصبية في LH ، وتعرف بأنها متورطة في السلوكيات المتعلقة بالمكافأة مثل الأكل والشرب والجنس. لكن تميز المجموعات السكانية الفرعية المتنوعة من العصبونات في هذه المنطقة الدماغية كان تحديًا تاريخيًا. "لقد حصلنا على نتائج التحفيز الكهربائي لأكثر من 30 سنوات الآن ، لكننا لم نكن نعرف [أي الخلايا العصبية] كنا نشجع وما إذا كانت الخلايا العصبية ذات الصلة بالتغذية من LH أو تلك التي تمر فقط حتى تقنيات optogenetics أصبح متاحا ، "قال روي وايز، عالم الأعصاب في المعهد الوطني لتعاطي المخدرات الذي لم يشارك في العمل.
"هناك إثارة في مجال علم الأعصاب للتصوير في الجسم الحي لأنه يسمح لنا ، لأول مرة ، لدراسة أنماط النشاط داخل المجموعات السكانية الفرعية المحددة جزئيا من الخلايا العصبية" ، وأضاف Stuber.
في الدراسة الثانية ، بقيادة عالم الأعصاب MIT كاي تاي، حدد الباحثون مجموعتين مختلفتين من الخلايا العصبية في الدائرة التي تربط بين LH والمنطقة السقيفية البطنية للدماغ المتوسط (VTA) ، والمعروفة بوظيفة معالجة المكافآت. قال مؤلف مشارك في الدراسة إن الخلايا العصبية في إسقاطات LH-VTA هذه تستجيب للسكر نفسه ، أو فعل الحصول على السكر. ادوارد نيه، طالب دراسات عليا في مختبر Tye. "الآن نحن نعلم أن هناك مجموعات فرعية من العصبونات تستجيب لمنبهات مختلفة - استرداد [السكر] وإلى [السكر] نفسها".
باستخدام تباين على تقنية optogenetics ، استهدف الفريق على وجه التحديد فقط الخلايا العصبية في LH التي ترتبط بـ VTA. ووجد الفريق ، بعد فحصه للفئران التي تتحرك بحرية ، أن الخلايا العصبية التي تربط LH مع VTA تم تنشيطها أثناء السعي للحصول على مكافأة سكر ، بغض النظر عما إذا كان قد تم الحصول على المكافأة. وقد أدى تثبيط هذه الدائرة إلى خفض سعي السكر القهري ـ وليس سلوك التغذية المعتاد ـ في هذه الفئران. إن تحفيز فقط الخلايا العصبية GABAergic في هذه الدائرة أنتجت سلوكيات غير عادية: الحيوانات نخرت على الأرض أو الفضاء الفارغ في أقفاصها عندما لا يوجد طعام. كما أن تحفيز هذه الخلايا العصبية أدى إلى سلوك إجباري كلاسيكي للتغلب على عقاب - صدمات كهربائية - للوصول إلى مكافأة السكر ، وزيادة إفراطها القهري.
قال نيه: "يمكننا تقليل طلب السكروز القهري ، لكن لا يؤثر على إطعامهم الطبيعي". "هذا مهم لأنه لمعالجة سلوك الأكل القهري ، نحن نريد فقط إيقاف الأجزاء غير الصحية من الأكل والحفاظ على الأكل العادي."
"هناك تطبيق واضح لاضطرابات التغذية وربما تعاطي المخدرات والقمار لأنه قد يكون ممرًا مشتركًا ينشط هذه الأنواع من السلوكيات" ، قال فيليبس.
في البريد الإلكتروني ل في عالموقالت تاي إن مختبرها يعمل الآن على تحديد توقيع عصبي للحمية بشكل أفضل يمكن اكتشافه في الوقت الحقيقي لتطوير تدخلات لوقف الإفراط في تناول الطعام القهري والسلوكيات الأخرى المسببة للإدمان قبل أن تبدأ.
JH Jennings et al.، “visualizing ديناميكيات الشبكة الوطائية للسلوكيات الشهية والسنسية” الموبايل ، doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.026 ، 2015.
EH Nieh وزملائه ، "فك الدوائر العصبية التي تتحكم في طلب السكروز القهري" خلية - زنزانة، doi.org/10.1016/j.cell.2015.01.003 ، 2015.
;