Komentoj: Du ĉefaj studoj montrante, ke ekzistas apartaj cirkvitoj por sindeviga sukera konsumo - aŭ kiel YBOP nomas ĝin, 'a binge-me .anismo'. Ĉiam oni opiniis, ke kondutaj toksomanioj ekestas nur ŝanĝoj de "normalaj cirkvitoj". Dum tio okazas, estas nun evidente, ke ankaŭ ekzistas apartaj 'ekscitaj cirkvitoj'.
Ĉi tio havas evoluan sencon. Ĝi estas maniero instigi beston trokonsumi kiam manĝo haveblas. Ĉi tiuj cirkvitoj ŝprucas de la hipotalamo, kiu ankaŭ estas la ĉefa rega regiono por seksa konduto, libido kaj erektoj. Mi ne dubas, ke mamuloj posedas "ekscesajn cirkvitojn" por sekso kaj manĝaĵo. Reprodukto estas la ĉefa prioritato de niaj genoj kaj pariĝaj ŝancoj kutime malpli kaj pli malproksime ol manĝi ŝancojn.
Kune, obezeco kaj Tipo 2-diabeto estas inter la plej grandaj sanproblemoj de nia nacio, kaj ili plejparte rezultas el tio, kion multaj nomas "toksomanio" al sukero. Sed solvi ĉi tiun problemon estas pli komplika ol solvo de drogomanio, ĉar ĝi postulas redukti la movadon por manĝi malsanajn manĝaĵojn sen tuŝi la deziron manĝi sanajn manĝaĵojn dum malsato.
En nova papero en ĉeloneŭciencistoj ĉe MIT malfaris ĉi tiujn du procezojn en musoj kaj montris, ke malhelpado de antaŭe nekonata cerba cirkvito kiu reguligas compulsivan konsumon ne malhelpas sanan manĝon.
"Por la unua fojo, ni identigis kiel la cerbo ĉifras compulsiva sukero serĉanta kaj ni ankaŭ montris, ke ĝi ŝajnas esti malsama de normala, adapta manĝo," diras altranga aŭtoro Kay Tye, ĉefa esploristo ĉe la Picower Instituto por Lernado. kaj Memoro, kiu antaŭe evoluigis novajn teknikojn por studi cerbajn cirkvitojn en dependeco kaj timo. "Ni bezonas studi ĉi tiun cirkviton pli profunde, sed nia fina celo estas disvolvi sekurajn, neinvokajn alirojn por eviti malsukcesajn manĝajn kondutojn, unue en musoj kaj eventuale en homoj."
Drogmanio estas difinita kiel sindeviga serĉado de drogoj malgraŭ malutilaj konsekvencoj en lernejo, laboro aŭ hejmo. Dependaj drogoj "kaperas" la cerbo estas la natura centro de prilaborado de rekompencoj, la ventra tegmenta areo (VTA). Sed manĝaĵo estas natura rekompenco kaj, male al drogo, estas necesa por postvivi, do estis neklare ĉu tromanĝado rezultas de simila devigo aŭ de io alia.
"Ĉi tiu studo laŭ mia opinio reprezentas elstaran paŝon por kompreni la multajn komplikajn aspektojn de manĝaj kondutoj," diras Antonello Bonci, scienca direktoro ĉe la Nacia Instituto pri Droguzo, kiu ne implikis kun la esplorado. "Kvankam estis multaj bonegaj studoj en la pasinteco, rigardante la devigan movadon de substanc-uzaj malordoj, ĉi tiu estas la unua fojo, ke studo tre profunde kaj amplekse eniras la samajn aspektojn por deviga manĝokonduto. De translacia perspektivo, la eksterordinara multidisciplina aliro uzita en ĉi tiu studo produktis tre ekscitan trovon: ke compulsiva sukeraĵa konsumo estas mediata de malsama neŭra cirkvito ol fiziologia, sana manĝo.
Por la studo, Tye kaj ŝia bakalaŭtoro Edward Nieh temigis la ligojn inter la VTA kaj la flanka hipotalamo (LH), kiu kontrolas manĝon. Sed ĉar la LH ankaŭ kontrolas diversajn aliajn kondutojn kaj ligas al multoblaj aliaj cerbaj regionoj, neniu ankoraŭ izolis nutran kaj rekompencan cirkviton. Tye kaj Nieh unue identigis kaj karakterizis nur la LH-neŭronojn kiuj konektas al la VTA kaj registris siajn nature okazantajn agadojn en cerbaj tranĉaĵoj, kun la helpo de Gillian Matthews, antaŭ moviĝi al bestaj eksperimentoj. Elektrodoj registris la agadon de ĉi tiuj identigitaj neŭronoj dum bestaj kondutoj.
Musoj nature amas sakarozon - simile al homoj amantaj sukerriĉajn sodojn - do Nieh trejnis musojn serĉi sakarozon ĉe liverhaveno aŭdinte kaj vidante signalvorton. Post kiam la musoj lernis antaŭdiri sakarozan rekompencon, li hazarde retenis la rekompencon ĉirkaŭ duono de la tempo - amara seniluziiĝo. Alifoje la musoj neatendite ricevis sakarozan rekompencon sen iu ajn antaŭdira spuro - dolĉa surprizo. Ĉi tiu diferenco inter la atendo kaj la sperto nomiĝas rekompenco-antaŭdiro-eraro.
La neŭraj registraĵoj montris, ke unu speco de LH-neŭronoj ligantaj al la VTA nur aktiviĝis post kiam la besto lernis serĉi sakarozan rekompencon, ĉu ĝi efektive ricevis la rekompencon. Alia aro de LH-neŭronoj, post ricevado de reago de la VTA, kodis la respondon al la rekompenco aŭ al ĝia preterlaso.
Poste Nieh laboris kun studento de MD / PhD en la laboratorio de Tye, Stephen Allsop, por modifi musojn tiel ke la neŭralaj projekcioj LH-VTA portu lumsentajn proteinojn, kiuj povas aktivigi aŭ silentigi neŭronojn per lumaj pulsoj, metodo nomata optogenetiko. Aktivigi la projekciojn kondukis al sindeviga sakarozo-manĝado kaj pliigis tromanĝadon ĉe musoj plenaj. Malaktivigi ĉi tiun vojon reduktis la sindevigan serĉadon de sakarozo, kiu similas al toksomanio, sed ne malhelpis musojn, kiuj malsatis, manĝi regulan manĝaĵon. "Tio estis ekscita, ĉar ni havas la registrajn datumojn por montri kiel okazas ĉi tiu sindeviga suker-serĉado", diras Nieh, "kaj ni povas stiri aŭ subpremi nur la sindevigan konduton farante tre precizajn ŝanĝojn en la neŭrala cirkvito."
"Esploristoj pri dependeco hipotezis, ke la transiro de agoj al kutimoj al devigo estas la vojo al formado de toksomanio, sed ĝuste kie kaj kiel ĉi tio okazas en la cerbo estis mistero," diras Tye, kiu ankaŭ estas la Whitehead Career Development Assistant Professor Fako de Cerbo kaj Kognaj Sciencoj de MIT. "Nun ni havas pruvojn, kiuj montras, ke ĉi tiu transiro estas reprezentita en la cirkvito LH-VTA."
Nieh, laborante kun Matthews, postdoktoro en la laboratorio Tye, ankaŭ montris, ke la LH-neŭronoj sendas miksaĵon de ekscitaj (glutamato) kaj inhibiciaj (GABA) signaloj al la VTA. Sed kontraŭe al la atendo, estis la inhibiciaj signaloj, ne la ekscitaj, kiuj deĉenigis la manĝigan agadon ĉe la musoj. Kiam GABA-projekcioj nur estis aktivigitaj, la musoj kondutis bizare, ronĝante la fundon de la kaĝo kaj pantomimante la decidojn alporti manĝaĵon al la buŝo kaj maĉi ĝin. (Ili estis manĝigitaj, do ili ne malsatis.) "Ni pensas, ke la glutamatergiaj projekcioj reguligas la rolon de la GABAergic-projekcioj, direktante tion, kio taŭgas por ronĝi," diras Nieh. "Ambaŭ komponantoj devas kunlabori por ricevi signifajn nutrajn signalojn."
"Ĉi tio estas tre grava por la kampo, ĉar ĉi tio estas io, kion ni antaŭe ne sciis," Bonci diras, "kaj havas la eblon revolucii la manieron kiel ni alproksimiĝas al kuracado por kompulsiva manĝo."
La esploristoj ankaŭ karakterizis la heterogenajn neŭronojn ĉe la ricevo de tiuj projekcioj en la VTA. Ĉiu subaro de LH-neŭronoj ligas kun dopaminaj kaj GABA-produktantaj neŭronoj en la VTA. La laboratorio nun enketas kiel manĝado kaj sakarozaj serĉaj kondutoj diferencas laŭ la celo neŭrona tipo.
Ĉi tiu esplorado komenciĝis kiel parto de la Nova Enketisto-Premio de Tye 2013 NIH, kun la longtempa celo starigi novan paradigmon por trakti obezecon, kiu povus esti aplikita al aliaj neuropsikiatriaj malsanoj. Suplementa financado venis de multoblaj publikaj kaj privataj fontoj, inkluzive de NSF Graduate Research Fellowship, la Integrativa Neŭrona Sistemaj Kunularo, kaj la Trejnada Programo en Neŭobiologio de Lernado kaj Memoro. Kara N. Presbrey, Christopher A. Leppla, Romy Wichmann, Rachael Neve, kaj Craig P. Wildes, ĉiuj membroj de la Instituto Picower, ankaŭ kontribuis al ĉi tiu laboro.
Sciencistoj difinis respondecajn neuronojn de troa manĝo al senprecedenca nivelo de detaloj
By Anna Azvolinsky | Januaro 29, 2015
Du sendependaj esploraj teamoj difinis populaciojn de neŭronoj en la hipotalamo, kiuj respondecas pri stimula manĝo-kiel-rekompenco, sed verŝajne ne necesas por stimuli manĝon por supervivo. Ambaŭ grupoj hodiaŭ publikigis siajn rezultojn (januaro 29) en ĉelo.
"Ĉi tiuj estas grandaj dokumentoj, kiuj komencas difini la kompleksecon kaj heterogenecon de [la hipotalamo] kaj la specifajn arojn de neŭronoj, kiuj povas produkti dramecajn kondutajn rezultojn". Ralph DiLeone, Neŭobiologo en la Universitato Yale, kiu ne partoprenis la laboron.
Uzante optogenetikon, neurocientífica Garret Stuber ĉe la Universitato de Norda Karolino, Chapel Hill, kaj liaj kolegoj trovis, ke aktivigi GABAergic-neŭronojn ene de la flanka hipotalamo (LH) igis musojn nutri pli ofte, dum malhelpado de la agado de tiuj neŭronoj instigis la musojn ne manĝi tro. Ĉi tiuj neŭronoj distingiĝis de aliaj neuronaj populacioj de la LH antaŭe implikitaj en manĝado kaj aliaj rekompensrilataj kondutoj. Kiam ĉi tiuj neŭronoj estis genetike forigitaj, la musoj estis malpli instigitaj por akiri likvan kaloriajn rekompencon. La sciencistoj ankaŭ bildigis kalcian signaladon de centoj da individuaj GABAergicaj neŭronoj samtempe en liberaj movaj musoj per enplantado de microendoskopoj en la LH kaj ligante miniaturigitan fluoreskan mikroskopon al la kapoj de la bestoj. La kalcia bildigo montris malsamajn populaciojn de GABAergiaj aktivuloj laŭ la unua gusto de manĝa rekompenco aŭ kiam la musoj pikis iliajn nazojn - signo de intereso en la manĝaĵo - sed malofte dum ambaŭ agadoj.
En vivo kalcia bildigo ebligas esploristojn legi neŭronan agadon je pli granda skalo - en specifaj regionoj de la cerbo, diris DiLeone. La tekniko estis disvolvita de Laboratorio de Mark Schnitzer en Universitato Stanford. "Antaŭ ses jaroj, ni havis neniun el tiuj ĉi teknologioj - genetika ablacio, optogenetiko, en vivo bildigo" Paul Phillips, neurocientífico de la Universitato de Vaŝingtono, diris La sciencisto. "Estas mirinde vidi, ke la laboratorio Stuber kunigas ilin tiel pure, ke ili povas respondi al gravaj demandoj pri neŭrosciencoj."
La neŭronoj de la LH estas diversaj, kaj oni scias, ke ili estas implikitaj en rekompensrilataj kondutoj kiel manĝo, trinkado kaj sekso. Sed karakterizi de la diversaj subpopulacioj de neŭronoj en ĉi tiu cerba regiono historie estis defio. "Ni havis la elektrajn stimulajn konkludojn dum pli ol 30-jaroj, sed ni ne sciis [kiun neŭronoj] ni stimulis kaj ĉu la manĝorilataj neŭronoj devenas de la LH aŭ tiuj kiuj ĵus pasas ĝis optogenetikaj teknikoj. iĝis havebla, "diris Roy WiseNeŭciencisto ĉe la Nacia Instituto pri Drogmauzo, kiu ne estis implikita en la laboro.
"Ekzistas ekscitiĝo en la neŭroscienca kampo por bildoj en vivo ĉar ĝi permesas, por la unua fojo, studi metodojn de aktiveco ene de subpoblaciones molekulaj difinitaj de neŭronoj", ĝi aldonis Stuber.
En la dua studo, gvidata de neosciencisto de MIT Kay Tye, Esploristoj identigis du apartajn neuronalajn loĝantarojn en la cirkvito konektanta la LH kaj la ventran tegmentan areon de la mezcerbo (VTA), kiu estas konata pro sia rekompenca pretiga funkcio. Ĉu neŭronoj en ĉi tiuj projekcioj de LH-VTA respondas al sukero mem, aŭ al la akiro de sukero, oni ne sciis, diris studa kunaŭtoro Edward Nieh, studento en la laboratorio de Tye. "Nun ni scias, ke estas subpopulacioj de neŭronoj reagantaj al diversaj indikoj - prenante la [sukeron] kaj la [sukeron] mem."
Uzante variaĵon pri optogenetika tekniko, la teamo specife celis nur la neŭronojn en la LH kiuj ligas al la VTA. Ekzamenante libere movantajn musojn, la teamo trovis, ke la neŭronoj ligantaj LH al la VTA estis aktivigitaj dum la ago de serĉado de sukero-premio, sendepende ĉu la rekompenco estis akirita. Inhibi ĉi tiun cirkviton malpliigis nur la devigajn suker-serĉantajn - ne normalajn manĝerojn - en ĉi tiuj musoj. Stimuli nur la GABAergiajn neŭronojn en ĉi tiu cirkvito produktis nekutimajn kondutojn: la bestoj mordis ĉe la planko aŭ malplenan spacon en iliaj kaĝoj kiam manĝo ne ĉeestis. Kaj stimulado de ĉi tiuj neŭronoj ankaŭ rezultigis klasikan devigan konduton superi punon - elektrajn koliziojn - por atingi la sukeran rekompencon, kaj pliigi kompulsiĝan manĝon.
"Ni povas redukti kompakteman sakaroserĉadon sed ne tuŝi ilian normalan manĝon," diris Nieh. "Ĉi tio estas grava, ĉar por trakti devigan manĝokonduton, ni nur volas haltigi la malsanajn partojn de manĝado kaj teni normalan manĝadon sendifekta."
"Estas klara apliko al manĝaj malordoj kaj eble al droguzo kaj vetludado, ĉar ĝi povas esti komuna vojo, kiu aktivigas ĉi tiajn kondutojn", diris Phillips.
En retpoŝto al La sciencisto, Tye diris, ke ŝia laboratorio nun laboras por pli bone difini neŭronan subskribon por avido, kiu povus esti detektita en reala tempo por disvolvi intervenojn por haltigi devigan manĝon kaj aliajn dependajn kondutojn antaŭ ol komenci.
JH Jennings et al., "Vidigado de hipotalama reto-dinamiko por apetitema kaj momema kondutoj," ĉelo, doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.026, 2015.
EH Nieh et al., "Malkodigantaj neŭraj cirkvitoj kiuj kontrolas kompulsan sakarozon serĉantan," Ĉelo, doi.org/10.1016/j.cell.2015.01.003, 2015.
;