КОМЕНТАРИ: Две знакови проучвания, демонстриращи, че съществуват отделни вериги за компулсивна консумация на захар - или както го нарича YBOP, „а механизъм на запояване". Винаги се е смятало, че поведенческите зависимости възникват от само за лична употреба промени в „нормални вериги“. Въпреки че това се случва, сега е очевидно, че съществуват и отделни „прекомерни вериги“.
Това има еволюционен смисъл. Това е начин да приканите животното да прекалява с консумацията, когато има храна. Тези вериги произтичат от хипоталамуса, който е и основният контролен регион за сексуално поведение, либидо и ерекция. Не се съмнявам, че бозайниците притежават „прекомерни вериги“ за секс, както и за храна. Възпроизвеждането е основен приоритет на нашите гени и възможностите за чифтосване обикновено са по-малко и по-далеч от възможностите за хранене.
Декодиране на захарната зависимост
Заедно, затлъстяването и диабетът тип 2 се нареждат сред най-големите здравословни проблеми на нашата страна и до голяма степен произтичат от това, което мнозина наричат „пристрастяване“ към захарта. Но решаването на този проблем е по-сложно, отколкото разрешаването на наркоманиите, защото изисква намаляване на стремежа да се ядат нездравословни храни, без да се засяга желанието да се ядат здравословни храни, когато са гладни.
В нов документ в Клетка, Невролозите от MIT са разплетили тези два процеса в мишки и са показали, че инхибирането на неизвестна преди това мозъчна верига, която регулира натрапчивата консумация на захар, не пречи на здравословно хранене.
"За първи път идентифицирахме как мозъкът кодира търсенето на принудителна захар и ние също така показахме, че той се различава от нормалното, адаптивно хранене", казва старши автор Kay Tye, главен изследовател в Picower Institute for Learning. и Памет, които преди това са разработили нови техники за изследване на мозъчните вериги в зависимост и тревожност. "Ние трябва да проучим тази верига с по-голяма дълбочина, но крайната ни цел е да разработим безопасни, неинвазивни подходи за предотвратяване на неадаптивното хранително поведение, първо в мишки и евентуално в хора."
Пристрастяването към наркотици се определя като принудително търсене на наркотици, въпреки неблагоприятните последици в училище, работа или вкъщи. Пристрастяващите наркотици „отвличат“ мозъка, естественият център за обработка на възнагражденията, вентралната тегментална зона (VTA). Но храната е естествена награда и за разлика от наркотиците е необходима за оцеляването, така че не е ясно дали преяждането е резултат от подобна принуда или от нещо друго.
"Това проучване представлява, по мое мнение, изключителна стъпка напред в разбирането на много сложни аспекти на хранителното поведение", казва Антонело Бончи, научен директор в Националния институт за злоупотреба с наркотици, който не е участвал в проучването. „Въпреки че в миналото е имало много отлични проучвания, които разглеждат принудителното задвижване на нарушенията в употребата на вещества, това е първият път, когато едно проучване върви много дълбоко и изчерпателно в същите аспекти за натрапчиво поведение при хранене. От гледна точка на транслацията, изключителният мултидисциплинарен подход, използван в това изследване, създаде много вълнуващо откритие: че натрапчивата консумация на захар се медиира от различна нервна верига, отколкото от физиологичното, здравословно хранене. "
За изследването, Tye и нейният аспирант Едуард Ний се фокусираха върху връзките между VTA и латералния хипоталамус (LH), който контролира храненето. Но тъй като LH също контролира различни други поведения и се свързва с множество други мозъчни райони, никой още не е изолирал верига за обработка и хранене. Tye и Nieh първо идентифицираха и характеризираха само невроните на LH, които се свързват с VTA и записвали естествените си дейности в мозъчните срезове, с помощта на Джилиън Матюс, преди да преминат към експерименти с животни. Електродите записват активността на тези идентифицирани неврони по време на поведението на животните.
Мишките естествено обичат захарозата - подобно на хората, обичащи богатите на захар газирани напитки - така че Nieh обучи мишки да търсят захароза в пристанището за доставка, след като чуят и видят подсказка. След като мишките се научиха да предсказват награда за захароза след реплика, той случайно задържаше наградата около половината от времето - горчиво разочарование. Друг път мишките неочаквано получиха награда за захароза без никаква предсказуема реплика - сладка изненада. Тази разлика между очакването и преживяването се нарича грешка при прогнозиране на наградата.
Невронните записи показват, че един тип LH неврони, свързващи се с VTA, става активен само след като животното е научило да търси награда от захароза, независимо дали действително е получила наградата. Друг набор от LH неврони, при получаване на обратна връзка от VTA, кодира отговора на възнаграждението или неговото пропускане.
След това Nieh работи с доктор по медицина / докторант в лабораторията на Tye, Стивън Олсоп, за да модифицира мишки, така че невронните проекции на LH-VTA да носят светлочувствителни протеини, които могат да активират или заглушават невроните с импулси светлина, метод, наречен оптогенетика. Активирането на проекциите доведе до компулсивно ядене на захароза и увеличено преяждане при пълни мишки. Инактивирането на този път намалява компулсивното търсене на захароза, което прилича на пристрастяване, но не пречи на гладните мишки да ядат редовно чау. „Това беше вълнуващо, защото разполагаме с данните за запис, за да покажем как се случва това компулсивно търсене на захар - казва Ний, - и можем да управляваме или да потискаме само компулсивното поведение, като правим много точни промени в нервната верига.
„Изследователите на зависимостите предполагат, че преходът от действия към навици към принуда е пътят към формирането на зависимост, но точно къде и как се случва това в мозъка е загадка“, казва Тай, който е и асистент за кариерно развитие в Whitehead Департамент по мозък и когнитивни науки на MIT. „Сега имаме доказателства, които показват, че този преход е представен във веригата LH-VTA.“
Nieh, работещ с Матюс, постдок в лабораторията Tye, също показа, че LH невроните изпращат комбинация от възбуждащи (глутамат) и инхибиторни (GABA) сигнали към VTA. Но противно на очакванията, именно инхибиторните сигнали, а не възбуждащите, задействаха храненето при мишките. Когато се активираха само GABA проекции, мишките се държаха причудливо, гризаха дъното на клетката и пантомимизираха движенията за донасяне на хранителен къс до устата и дъвченето му. (Те бяха нахранени, така че не бяха гладни.) „Смятаме, че глутаматергичните проекции регулират ролята на GABAergic проекциите, насочвайки това, което е подходящо за гризане,“ казва Nieh. "И двата компонента трябва да работят заедно, за да получат смислени сигнали за хранене."
"Това е много важно за полето, защото това е нещо, което не сме знаели преди," казва Bonci, "и носи потенциала да революционизира начина, по който подхождаме към лечението за компулсивно преяждане."
Изследователите също така характеризираха хетерогенните неврони в края на тези прогнози в VTA. Всяка подгрупа от LH неврони се свързва с допамин- и GABA-продуциращи неврони във VTA. Сега лабораторията изследва как храненето и поведението на търсещите захароза се различават в зависимост от типа на целевия неврон.
Това изследване е инициирано като част от новата награда на следователя на Tye 2013 NIH Director, с дългосрочната цел за създаване на нова парадигма за лечение на затлъстяването, която може да бъде приложена към други невропсихиатрични разстройства. Допълнително финансиране идва от множество публични и частни източници, включително научната стипендия за научни изследвания на Nieh's NSF, стипендията за интегрални невронични системи и програмата за обучение по невробиология на ученето и паметта. Кара N. Presbrey, Кристофър А. Leppla, Роми Wichmann, Rachael Neve, и Крейг П. Wildes, всички членове на Института Picower, също допринесоха за тази работа.
Учените са определили невроните, отговорни за прекомерната консумация на храна, на безпрецедентно ниво на детайлност
By Анна Азволински | Януари 29, 2015
Два независими изследователски екипа са определили популации от неврони в хипоталамуса, които са отговорни за стимулиране на храните като възнаграждение, но вероятно не са необходими за стимулиране на храненето за оцеляване. Двете групи публикуват своите открития днес (януари 29) през 2007 г. \ T Клетка.
"Това са големи документи, които започват да определят сложността и хетерогенността на [хипоталамуса] и специфичните групи неврони, които могат да доведат до драматични поведенчески резултати", каза Ралф Дилеоненевробиолог от университета в Йейл, който не е участвал в работата.
Използване на оптогенетика, невролог Garret Stuber в Университета на Северна Каролина, Chapel Hill, и неговите колеги открили, че активирането на GABAergic неврони в латералния хипоталамус (LH) накарало мишките да се хранят по-често, докато инхибирането на активността на тези неврони мотивира мишките да не ядат в излишък. Тези неврони се различават от другите невронни популации в LH, които преди това са участвали в хранене и други свързани с възнаграждението поведения. Когато тези неврони са генетично аблатирани, мишките са по-малко мотивирани да получат възнаграждение за течни калории. Учените също визуализираха калциевото сигнализиране на стотици индивидуални GABAergic неврони наведнъж в свободно движещи се мишки чрез имплантиране на микроендоскопи в LH и прикачване на миниатюрен флуоресцентен микроскоп към главите на животните. Калциевият образ показва различни популации от GABAergic неврони, активни при първия вкус на хранителна награда, или когато мишките пронизват носа си - знак за интерес към храната, но рядко по време на двете дейности.
In vivo калциевите изображения позволяват на изследователите да четат невронална активност в по-голям мащаб - в специфични области на мозъка, казва DiLeone. Техниката е разработена от Лабораторията на Марк Шнитцер в Станфордския университет, "Преди шест години нямахме нито една от тези технологии - генетична аблация, оптогенетика, in vivo визуализация," Пол Филипс, каза за невролог от университета във Вашингтон Ученият, "Удивително е да видим, че лабораторията на Stuber ги събира толкова чисти, за да отговори на важни въпроси от неврологията."
Невроните на LH са разнообразни и е известно, че участват в поведение, свързано с възнаграждение, като хранене, пиене и секс. Но характеризирането на разнообразните субпопулации от неврони в този мозъчен регион исторически е било предизвикателство. „Имаме резултати от електрическата стимулация за повече от 30 години, но не знаехме [кои неврони] стимулираме и дали свързаните с храненето неврони са от LH или тези, които просто минават през оптикогенетичните техники. стана достъпна ”, казва Рой УайзНевролог в Националния институт за злоупотреба с наркотици, който не е участвал в работата.
„В областта на неврологията има вълнение за образната картина in vivo, защото за първи път ни позволява да изследваме модели на активност в молекулярно дефинирани субпопулации на неврони”, добавя Стубер.
Във второто изследване, водено от MIT невролог Кей Тий, изследователите идентифицираха две различни невронални популации във веригата, свързваща LH и вентралната тегментална зона на средния мозък (VTA), която е известна със своята функция за обработка на възнагражденията. Дали невроните в тези LH-VTA прогнози реагират на самата захар или на акта за получаване на захар, не е известно, каза съавторът на изследването Едуард Ний, студент в лабораторията на Тайе. "Сега знаем, че има субпопулации от неврони, които отговарят на различни сигнали - извличане на захарта и на самата захар."
Използвайки вариант на оптогенетична техника, екипът специално насочваше вниманието само към невроните в LH, които се свързват с VTA. Разглеждайки свободно движещи се мишки, екипът установява, че невроните, свързващи LH с VTA, се активират по време на търсенето на награда за захар, независимо от това дали наградата е получена. Инхибирането на тази верига намалява само принудителното търсене на захар, а не нормалното хранене, при тези мишки. Стимулиране само на GABAergic неврони в тази верига произведени необичайно поведение: животните gnawed на пода или празно пространство в техните клетки, когато няма храна присъства. И стимулирането на тези неврони също води до класическо натрапчиво поведение за преодоляване на наказание - електрически шокове - за да се достигне до наградата за захар и засилено принудително преяждане.
„Можем да намалим принудителното търсене на захароза, но не да повлияем на нормалното им хранене“, казва Ний. "Това е важно, защото за лечение на натрапчиво поведение при хранене ние искаме само да спрем нездравословните части на храненето и да запазим нормалното хранене непокътнато."
„Налице е ясно приложение за храненето и може би злоупотреба с наркотици и хазарт, защото това може да бъде общ път, който активира тези видове поведение”, казва Филипс.
По електронна поща до Ученият, Тайй каза, че нейната лаборатория сега работи за по-добро определяне на невронален подпис за желание, което може да бъде открито в реално време, за да се разработят интервенции за спиране на компулсивно преяждане и други пристрастяващи поведения преди да започнат.
JH Jennings et al., „Визуализиране на динамиката на хипоталамусната мрежа за поведение на апетит и сунсуммация“ Клетка, doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.026, 2015.
EH Nieh et al., „Декодиране на невронни вериги, които контролират търсенето на принудителна захароза,” Cell, doi.org/10.1016/j.cell.2015.01.003, 2015.
;
