Circuito cerebral que desencadena el comer en exceso identificado (2013)

Circuito cerebral que desencadena el exceso de comida identificado.

Septiembre 26th, 2013 en Neurociencia

El trabajo de Jennings y sus colegas identifica un circuito neuronal que subyace en el comportamiento de alimentación en ratones. Usando la optogenética para dirigirse a este circuito neural, los investigadores pudieron conducir e inhibir el comportamiento de alimentación, respectivamente, de formas sorprendentes, incluso para estimular la alimentación en ratones bien alimentados e inhibir la alimentación en ratones hambrientos. Esta imagen en particular muestra cómo la estimulación del circuito neural que los investigadores identificaron provocó la alimentación en ratones cuyas necesidades de energía ya se habían cumplido. Crédito: Josh Jennings

El trabajo de Jennings y sus colegas identifica un circuito neuronal que subyace en el comportamiento de alimentación en ratones. Usando la optogenética para dirigirse a este circuito neural, los investigadores pudieron conducir e inhibir el comportamiento de alimentación, respectivamente, de formas sorprendentes, incluso para estimular la alimentación en ratones bien alimentados e inhibir la alimentación en ratones hambrientos. Esta imagen en particular muestra cómo la estimulación del circuito neural que los investigadores identificaron provocó la alimentación en ratones cuyas necesidades de energía ya se habían cumplido. Crédito: Josh Jennings

Hace sesenta años, los científicos podían estimular eléctricamente una región del cerebro de un ratón haciendo que el ratón comiera, tuviera o no hambre. Ahora, los investigadores de la Facultad de Medicina de la UNC han identificado las conexiones celulares precisas responsables de desencadenar ese comportamiento. El hallazgo, publicado el 27 de septiembre en la revista Ciencia:, brinda información sobre la causa de la obesidad y podría conducir a tratamientos para la anorexia, la bulimia nerviosa y el trastorno por atracón, el trastorno alimentario más prevalente en los Estados Unidos.

“El estudio subraya que la obesidad y otros trastornos alimentarios tienen un base neurológica, ”Dijo el autor principal del estudio Garret Stuber, PhD, profesor asistente en el departamento de psiquiatría y el departamento de Biología Celular y fisiología. También es miembro del Centro de Neurociencia de la UNC. "Con más estudios, podríamos descubrir cómo regular la actividad de las células en una región específica del cerebro y desarrollar tratamientos".

Cynthia Bulik, profesora distinguida de trastornos alimentarios en la Facultad de Medicina de la UNC y la Facultad de Salud Pública Global de Gillings, dijo: “El trabajo de Stuber profundiza hasta el mecanismos biológicos que impulsan los atracones y nos alejarán de las explicaciones estigmatizantes que invocan la culpa y la falta de fuerza de voluntad ". Bulik no formaba parte del equipo de investigación.

En los 1950, cuando los científicos estimularon eléctricamente una región del cerebro llamada hipotálamo lateral, supieron que estaban estimulando muchos tipos diferentes de células cerebrales. Stuber quería centrarse en un tipo de célula: las neuronas gaba en el núcleo de la cama de la estría terminal, o BNST. El BNST es un afloramiento de la amígdala, la parte del cerebro asociada a la emoción. El BNST también forma un puente entre la amígdala y el hipotálamo lateral, la región del cerebro que impulsa funciones primarias como la alimentación, el comportamiento sexual y la agresión.

Las neuronas gaba BNST tienen un cuerpo celular y una hebra larga con sinapsis ramificadas que transmiten señales eléctricas en el hipotálamo lateral. Stuber y su equipo querían estimular esas sinapsis utilizando una técnica optogenética, un proceso involucrado que le permitiría estimular las células BNST simplemente al iluminar sus sinapsis.

Típicamente, células del cerebro no responda a la luz. De modo que el equipo de Stuber utilizó proteínas modificadas genéticamente (de algas) que son sensibles a la luz y utilizó virus modificados genéticamente para llevarlos al cerebro de los ratones. Luego, esas proteínas se expresan solo en las células BNST, incluso en las sinapsis que se conectan con el hipotálamo.

Luego, su equipo implantó cables de fibra óptica en los cerebros de estos ratones especialmente criados, y esto permitió a los investigadores hacer brillar la luz a través de los cables y en las sinapsis BNST. Tan pronto como la luz alcanzó las sinapsis de BNST, los ratones comenzaron a comer vorazmente a pesar de que ya habían sido bien alimentados. Además, los ratones mostraron una fuerte preferencia por los alimentos altos en grasa.

"Básicamente, consumirían hasta la mitad de su ingesta calórica diaria en unos 20 minutos", dijo Stuber. "Esto sugiere que esta vía BNST podría desempeñar un papel en el consumo de alimentos y en condiciones patológicas como los atracones".

La estimulación del BNST también llevó a los ratones a exhibir comportamientos asociados con la recompensa, lo que sugiere que la luz brillante en las células BNST mejoró el placer de comer. Por otro lado, el cierre de la vía BNST hizo que los ratones mostraran poco interés en comer, incluso si se les había privado de comida.

“Pudimos localizar realmente la conexión precisa del circuito neuronal que estaba causando este fenómeno que se ha observado durante más de 50 años”, dijo Stuber.

El estudio, que utiliza tecnologías destacadas en la nueva Iniciativa Cerebral de los Institutos Nacionales de la Salud, sugiere que el cableado defectuoso en las células BNST podría interferir con las señales de hambre o saciedad y contribuir a los trastornos de la alimentación humana, lo que lleva a las personas a comer incluso cuando están llenas o para evitarlas. Comida cuando tienen hambre. Se necesita más investigación para determinar si sería posible desarrollar medicamentos que corrijan un circuito BNST que funciona mal.

“Queremos observar realmente la función normal de estos tipos de células y cómo disparan señales eléctricas cuando los animales se alimentan o tienen hambre”, dijo Stuber. “Queremos comprender sus características genéticas, qué genes se expresan. Por ejemplo, si encontramos células que se activan realmente después de atracones, ¿podemos mirar el perfil de expresión génica para averiguar qué hace que esas células sean únicas de otras neuronas? ”.

Y eso, dijo Stuber, podría llevar a objetivos potenciales para medicamentos para tratar a ciertas poblaciones de pacientes con trastornos de la alimentación.

Más información: "La arquitectura del circuito inhibitorio del hipotálamo lateral orquesta la alimentación", por JH Jennings et al. Ciencia:, 2013.

Proporcionado por University of North Carolina Health Care