MGA KOMENTARYO: Duha ka mga pagtuon sa landmark nga nagpakita nga adunay managlahi nga mga sirkito alang sa mapugsanon nga pag-inom sa asukal - o kung gitawag kini sa YBOP, 'a binge nga mekanismo'. Kanunay gihunahuna nga ang pagkagumon sa pamatasan naggikan lamang mga pagbag-o sa "normal nga mga sirkito". Samtang kini nahitabo, dayag karon nga adunay managlahi nga 'bingeing circuit' usab.
Kini ang kahulugan sa ebolusyon. Kini usa ka paagi aron awhagon ang usa ka hayop nga sobra nga konsumo kung adunay pagkaon. Ang kini nga mga sirkito naggikan sa hypothalamus, nga mao usab ang panguna nga rehiyon sa pagkontrol alang sa pamatasan, libido ug pagpatindog. Wala’y pagduhaduha nga ang mga mammal adunay mga 'binge circuit' alang sa pakigsekso ingon man pagkaon. Ang pag-reproduksiyon mao ang nag-una nga prayoridad sa among mga gen ug mga higayon sa pag-asawa nga kasagaran mas gamay ug mas layo sa taliwala kaysa mga oportunidad sa pagkaon.
Pagdeklara sa pagkaadik sa asukar
Magkauban, ang hilabihang katambok ug Type 2 nga ranggo sa diabetes sa pinakadako nga problema sa panglawas sa atong nasud, ug kini kadaghanan resulta sa gitawag sa daghan nga "pagkaadik" sa asukar. Apan ang pagsulbad niini nga problema mas komplikado kay sa pagsulbad sa pagkaadik sa droga, tungod kay kini nagkinahanglan sa pagpakunhod sa pagpadagan aron makakaon sa mga pagkaon nga dili maayo ang lawas nga dili makaapekto sa tinguha nga mokaon sa himsog nga mga pagkaon kung gigutom.
Sa usa ka bag-ong papel sa cell, ang mga siyentipiko sa neuros sa MIT wala mawala ang duha ka proseso sa mga ilaga ug gipakita nga ang pagpugong sa usa ka wala pa mahibaw-ang utok nga sirkito nga nag-regulates sa kompyuter nga pagkonsumo sa asukal dili makabalda sa himsog nga pagkaon.
"Sa unang higayon, among nahibal-an kon giunsa sa pag-encode sa utok ang pagpugos sa pagpangita og asukal ug gipakita usab nga kini lahi gikan sa normal, makapaayo nga pagkaon," miingon ang senior author nga si Kay Tye, usa ka prinsipyo nga investigator sa Picower Institute for Learning ug Memory nga kaniadto nakamugna og mga nobela nga mga pamaagi alang sa pagtuon sa brain circuitry sa pagkaadik ug pagkabalaka. "Kinahanglan nga tun-an nato kini nga sirkumstansya, apan ang atong katapusang tumong mao ang pagpalambo sa luwas nga mga pamaagi aron malikayan ang maladaptive nga mga batasan sa pagkaon, una sa mga ilaga ug sa katapusan sa mga tawo."
Ang pagkagumon sa droga gihubit ingon mapugsanon nga pagpangita sa droga bisan pa sa daotang sangputanan sa eskuylahan, trabaho, o balay. Ang makaadik nga mga tambal “nag-hijack” sa utok nga natural nga sentro sa pagproseso sa gantimpala, ang ventral tegmental area (VTA). Apan ang pagkaon usa ka natural nga gantimpala ug, dili sama sa tambal, kinahanglan aron mabuhi, mao nga dili klaro kung ang sobra nga pagkaon nga mga sangputanan gikan sa parehas nga pagpamugos, o gikan sa uban pa.
"Kini nga pagtuon nagrepresentar, sa akong hunahuna, usa ka talagsaon nga lakang sa pagsabot sa daghang mga makuti nga mga aspeto sa pagpakaon sa kinaiya," nag-ingon si Antonello Bonci, ang siyentipikong direktor sa National Institute on Drug Abuse, kinsa wala nalangkit sa panukiduki. "Bisan tuod adunay daghan nga maayo nga mga pagtuon sa nangagi, nagtan-aw sa mapugsanon nga pagpadagan sa mga sakit sa paggamit sa substansiya, mao kini ang una nga panahon nga ang usa ka pag-eskwela naglakip sa hilabihan ka malangkubon ug komprehensibo nga bahin sa sama nga mga aspeto alang sa pagpugos nga pagpugong sa pamatasan. Gikan sa usa ka panan-aw sa paghubad, ang talagsaon nga multidisciplinary nga pamaagi nga gigamit niini nga pagtuon nagpakita sa usa ka makapaikag kaayo nga pagpangita: nga ang kompyuter nga pagkonsumo sa asukal gisulbad sa usa ka laing neural circuit kaysa sa physiological, healthy diet. "
Alang sa pagtuon, si Tye ug iyang estudyante nga gradwado nga si Edward Nieh nag-focus sa koneksyon tali sa VTA ug sa lateral hypothalamus (LH), nga nagkontrol sa pagpakaon. Apan tungod kay ang LH usab nagkontrolar sa nagkalainlain nga uban nga mga kinaiya ug nagkonektar ngadto sa daghang lain nga mga utok nga mga rehiyon, wala'y usa nga nag-inusara sa usa ka pagpakaon ug paggama sa ganti nga sirkito. Si Tye ug Nieh una nga nagpaila ug nagpaila lamang sa mga LH neurons nga nagkonektar sa VTA ug nagtala sa ilang natural nga mga kalihokan sa utok nga mga hiwa, uban sa tabang ni Gillian Matthews, sa wala pa mobalhin ngadto sa mga eksperimento sa hayop. Ang mga electrodes nagtala sa kalihokan niining mga nailhan nga mga neurons atol sa mga kinaiya sa mananap.
Ang mga ilaga natural nga nahigugma sa sucrose - parehas sa mga tawo nga nahigugma sa mga soda nga adunay daghang asukal - mao nga gibansay ni Nieh ang mga ilaga nga mangita sucrose sa usa ka pantalan sa paghatud sa pagkadungog ug pagkakita sa usa ka timailhan Pagkahuman nakat-onan sa mga ilaga nga matagna ang usa ka sukaranan sa sukaranan sa pagtudlo, sulagma niyang gipugngan ang gantimpala mga tunga sa oras - usa ka mapait nga kahigawad. Sa ubang mga oras, wala damha nga nadawat sa mga ilaga ang usa ka sukaranan nga premyo nga wala’y bisan unsang matagnaon nga timaan - usa ka matam-is nga sorpresa. Kini nga pagkalainlain taliwala sa gilauman ug kasinatian nga gitawag nga sayup nga panagna sa gantimpala.
Ang mga rekording sa neural nagpakita nga ang usa ka matang sa LH neuron nga nagkonektar sa VTA nahimong aktibo human nga ang mananap nakakat-on sa pagpangita sa usa ka sukos nga ganti, bisan pa man kini nakadawat sa ganti. Ang laing hugpong sa mga neuron sa LH, sa pagkadawat og feedback gikan sa VTA, gikompirmar ang tubag sa ganti o sa pagkawala niini.
Sunod, nagtrabaho si Nieh kauban ang usa ka estudyante sa MD / PhD sa lab ni Tye, nga si Stephen Allsop, aron mabag-o ang mga ilaga aron ang LH-VTA neural projections nagdala mga light-sensitibo nga mga protina nga makapalihok o makapahilom sa mga neuron nga adunay pulso nga suga, usa ka pamaagi nga gitawag og optogenetics. Ang pagpaaktibo sa mga pagbanabana misangput sa mapugsanon nga pagkaon sa sucrose ug pagdugang nga sobra nga pagkaon sa mga ilaga nga puno. Ang pagpaaktibo sa kini nga agianan nakaminusan ang mapugsanon nga pagpangita sa sucrose nga susama sa pagkaadik, apan wala makapugong sa mga ilaga nga gigutom sa pagkaon sa regular nga chow. "Nakapalipay kana tungod kay adunay kami datos sa pagrekord aron mapakita kung giunsa kini mahinabo nga pagpangita sa asukal nga nahinabo," ingon ni Nieh, "ug mahimo namon mapadagan o mapugngan lang ang mapugsanay nga pamatasan pinaagi sa paghimo sa tukma nga mga pagbag-o sa neural circuit."
"Ang mga tigdukiduki sa pagkaadik naghunahuna nga ang pagbalhin gikan sa mga aksyon ngadto sa pamatasan ngadto sa pagpugos mao ang agianan ngadto sa pagporma sa pagkaadik, apan eksakto kung diin ug kung giunsa kini nahinabo sa utok nga usa ka misteryo," ingon ni Tye, kinsa usab ang Whitehead Career Development Assistant Professor sa Ang MIT's Department of Brain and Cognitive Science. "Karon adunay kami mga ebidensya nga nagpakita nga ang kini nga pagbalhin girepresentar sa LH-VTA circuit."
Si Nieh, nga nagtrabaho kauban si Matthews, usa ka postdoc sa Tye lab, nagpakita usab nga ang mga LH neuron nagpadala usa ka sagol nga mga excitatory (glutamate) ug mga signal nga sumpuon (GABA) sa VTA. Apan sukwahi sa gilauman, kini ang nagpugong nga mga signal, dili ang mga nakapaukyab, nga nagpahinabo sa kalihokan sa pagpakaon sa mga ilaga. Kung ang pag-uswag sa GABA ra ang gipaandar, ang mga ilaga dili maayo ang paggawi, nga nagngutngot sa ilawom sa hawla ug gipanghimakak ang mga lihok sa pagdala sa usa ka nugget sa pagkaon sa baba ug nginunguya kini. (Gipakaon sila, mao nga wala sila gigutom.) "Sa among hunahuna ang mga glutamatergic projisyon nag-regulate sa papel sa GABAergic projisyon, nga nagdumala kung unsa ang angayan nga magkutkot," ingon ni Nieh. "Ang parehas nga sangkap kinahanglan magtinabangay aron makakuha makahuluganon nga mga signal sa pagpakaon."
"Importante kaayo kini alang sa natad, tungod kay kini usa ka butang nga wala namo nahibal-an kaniadto," miingon si Bonci, "ug nagdala sa potensyal nga mabag-o ang paagi sa pagduol sa pagtambal tungod sa sobra nga pagpalabi."
Ang mga tigdukiduki usab naghulagway sa mga heterogeneous neurons sa pagdawat sa katapusan sa maong mga projections sa VTA. Ang matag subset sa mga LH neuron nagkonektar sa dopamine- ug GABA nga adunay mga neurons sa VTA. Ang laboratoryo karon nag-imbestiga kon unsa ang nagkalainlain nga pagpakaon ug pagpalabi sa pag-angkon sa sucrose base sa target nga neuron type.
Gisugdan kini nga panukiduki isip kabahin sa New Investigator Award sa 2013 NIH Director, uban ang dugay nga tumong sa pagtukod og usa ka bag-ong tulumanon sa pagtratar sa hilabihang katambok nga mahimong ikapadapat sa ubang neuropsychiatric disorders. Ang dugang pondo naggikan sa daghang publiko ug pribadong mga tinubdan, lakip ang Nieh sa NSF Graduate Research Fellowship, ang Integrative Neuronal Systems Fellowship, ug ang Training Program sa Neurobiology of Learning ug Memorya. Si Kara N. Presbrey, Christopher A. Leppla, Romy Wichmann, Rachael Neve, ug si Craig P. Wildes, ang tanan nga mga miyembro sa Picower Institute, nakatampo usab niini nga buhat.
Gihubit sa mga siyentipiko ang mga neuron nga responsable sa sobra nga konsumo sa pagkaon sa dili pa dugay nga lebel sa detalye
By Anna Azvolinsky | Enero 29, 2015
Duha ka independenteng grupo sa mga tigdukiduki ang naghubit sa mga populasyon sa mga neurons sa hypothalamus nga maoy responsable sa pagdasig sa pagkaon-ingon nga ganting salapi, apan lagmit nga dili kinahanglan nga magpadayon sa pagkaon. Ang duha ka grupo nagpatik sa ilang mga findings karon (Enero 29) sa cell.
"Kini ang mga dagkong papel nga nagsugod sa paghubit sa kakomplikado ug heterogeneity sa [ang hypothalamus] ug sa mga piho nga mga neuron nga makahatag og mga resulta sa dramatikong kinaiya," miingon Ralph DiLeone, usa ka neurobiologist sa Unibersidad sa Yale nga wala maapil sa trabaho.
Gamit ang optogenetics, neuroscientist Garret Stuber sa University of North Carolina, Chapel Hill, ug sa iyang mga kaubanan nakit-an nga ang pagpaaktibo sa GABAergic neurons sulod sa lateral hypothalamus (LH) nga gipangulohan sa mga ilaga aron kanunay nga pakan-on, samtang ang pagpugong sa kalihokan niini nga mga neurons nagdasig sa mga ilaga nga dili makakaon sa sobra. Kini nga mga neuron lahi gikan sa ubang mga neuronal nga mga populasyon sa LH nga kaniadto nalambigit sa pagkaon ug uban pang mga kinaiya nga may kalabutan sa ganti. Sa diha nga kini nga mga neurons gikalisahan sa genetically, ang mga ilaga dili kaayo gipalihok sa pagkuha sa usa ka liquid nga kaloriya nga ganti. Gitan-aw usab sa mga siyentipiko ang kalsiyum nga timailhan sa gatusan ka mga indibidwal nga GABAergic neurons sa makausa diha sa libre nga paglihok nga mga ilaga pinaagi sa pagtanom sa microendoscopes ngadto sa LH ug paglakip sa miniaturized fluorescence microscope ngadto sa mga ulo sa mga hayop. Ang calcium imaging nagpakita sa lahi nga mga populasyon sa GABAergic neurons nga aktibo sa una nga pagtilaw sa usa ka ganti sa pagkaon o sa diha nga ang mga ilaga naglukso sa ilang mga ilong-usa ka timaan sa interes sa pagkaon-apan talagsa ra sa panahon sa duha ka mga kalihokan.
Sa vivo calcium imaging nakahimo ang mga tigdukiduki sa pagbasa sa kalihokan sa neuronal sa mas dako nga sukdanan-sa partikular nga mga rehiyon sa utok, matud ni DiLeone. Ang pamaagi gimugna ni Ang laboratoryo ni Mark Schnitzer sa Stanford University. "Unom ka tuig ang milabay, wala kami niini nga teknolohiya-genetic ablation, optogenetics, in vivo imaging," Si Pablo Phillips, usa ka neuroscientist sa University of Washington, miingon Ang siyentista. "Makapahingangha nga makita ang Stuber lab nga gibutang kini aron sa pagtubag sa mahinungdanong mga pangutana sa neuroscience."
Ang mga neurons sa LH magkalahi, ug nahibal-an nga nalambigit sa mga kinaiya nga may kalabotan sa ganti sama sa pagkaon, pag-inom, ug sekso. Apan ang kinaiya sa nagkalainlaing mga subpopulasyon sa mga neurons sa rehiyon sa utok sa kasaysayan usa ka hagit. "Kami adunay mga electrical stimulation findings nga labaw pa sa 30 sa mga tuig na karon, apan wala kami nasayod [nga mga neurons] nga atong gipukaw ug kung ang mga pagkaon nga may kalabutan nga mga neurons gikan sa LH o kadtong mga nagaagi lamang hangtud nga mga teknik sa optogenetics nahimong mabatonan, "miingon Roy Wise, usa ka neuroscientist sa National Institute on Drug Abuse kinsa wala nahilambigit sa trabaho.
"Adunay kahinam sa natad sa neuroscience sa vivo imaging tungod kay kini nagtugot kanato, sa unang higayon, sa pagtuon sa mga sumbanan sa kalihokan sulod sa gitino nga mga molekular nga subpopulasyon sa mga neurons," dugang pa ni Stuber.
Sa ikaduha nga pagtuon, gipangunahan sa MIT neuroscientist Kay Tye, giila sa mga tigdukiduki ang duha nga managlahi nga populasyon sa neuronal sa sirkito nga nagkonektar sa LH ug ventral tegmental area (VTA) sa midbrain, nga naila sa function sa pagproseso sa gantimpala. Bisan kung ang mga neuron sa kini nga mga Proyekto sa LH-VTA nagtubag sa asukal mismo, o sa aksyon nga pagkuha sa asukal wala mahibal-an, giingon nga pagtuon sa coauthor Edward Nieh, usa ka estudyante sa graduate sa laboratoryo ni Tye. "Nahibaluan na namon nga may mga subpopulasyon sang mga neuron nga nagasabat sa lainlain nga mga pahiwatig-pagkuha sang [asukal] kag sa [asukal] mismo."
Pinaagi sa paggamit sa usa ka kalainan sa usa ka pamaagi sa optogenetics, ang team ilabi nga target lamang ang mga neuron sa LH nga nag-link sa VTA. Sa pag-eksamin sa libre nga paglihok sa mga ilaga, ang team nakit-an nga ang mga neurons nga nagkonektar sa LH ngadto sa VTA gi-activate sa panahon sa buhat sa pagtinguha sa usa ka ganti sa asukal, nga dili gikan sa ganti nga makuha. Ang pagpugong sa kini nga sirkito nagpakunhod lamang sa kompyuter nga pagpangita sa asukal-dili normal nga batasan sa pagpakaon-niini nga mga ilaga. Ang pagpalig-on lamang sa mga neuron sa GABAergic sa kini nga sirkito nagpatunghag talagsaon nga kinaiya: ang mga hayop nga gnawed sa salog o walay sulod nga luna sa ilang mga halwa kon walay pagkaon nga anaa. Ug ang pagpukaw niini nga mga neuron usab miresulta sa klasiikal nga pagpugong sa pagsulay sa pagbuntog sa mga pagsulay sa pagsilhig sa elektrisidad-aron makadawat sa ganting asukar, ug nagkadaghan nga sobra ka daghan.
"Kita makapakunhod sa mapugsanong pagpangita sa sucrose apan dili makaapekto sa ilang normal nga pagpakaon," miingon si Nieh. "Importante kini tungod kay alang sa pagpugos sa makanunayon nga batasan sa pagpangaon, gusto lamang namong ihunong ang dili maayo nga mga bahin sa pagkaon ug kanunay nga magkaon kanunay."
"Adunay usa ka tin-aw nga paggamit sa pagpakaon sa mga disorder ug tingali sa pag-abuso sa droga ug sugal tungod kay kini usa ka komon nga dalan nga nagpalihok niining mga matang sa kinaiya," miingon si Phillips.
Sa usa ka e-mail ngadto sa Ang siyentista, Si Tye miingon nga ang iyang lab karon nagtrabaho aron mas masabtan ang usa ka neuronal signature alang sa pangandoy nga mahibal-an sa tinuod nga panahon aron sa pagpalambo sa mga interbensyon aron sa pagpahunong sa sobra nga pagpalabi sa pagkaon ug uban pang makaadik nga kinaiya sa dili pa magsugod.
JH Jennings et al., "Naghulagway sa mga dynamics sa network sa hypothalamic alang sa gana nga mga batasan ug anakummatory," cell, doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.026, 2015.
EH Nieh et al., "Pag-decode sa mga circuits sa neural nga nagkontrol sa pagpangita og sagol nga sukmita," Cell, doi.org/10.1016/j.cell.2015.01.003, 2015.
;
