Kommentaarid: Kaks märkimisväärset uuringut näitavad, et suhkru sundtarbimiseks on olemas eraldi vooluringid - või nagu YBOP seda nimetab, "a mehhanism". Alati on arvatud, et käitumuslikud sõltuvused tekivad sellest ainult tavaliste vooluahelate muutused. Kuigi see juhtub, on nüüd ilmne, et eksisteerivad ka eraldi "ahmimisahelad".
See on evolutsiooniliselt mõttekas. See on viis, kuidas kutsuda looma üle tarbima, kui toitu on saadaval. Need ahelad tulenevad hüpotalamusest, mis on ka seksuaalkäitumise, libiido ja erektsiooni peamine kontrollpiirkond. Ma ei kahtle, et imetajad omavad seksi kui ka toidu jaoks "ahelaid". Paljunemine on meie geenide peamine prioriteet ja paaritumisvõimalused on tavaliselt vähem ja kaugemal kui söömisvõimalused.
Suhkru sõltuvuse dekodeerimine
Üheskoos on rasvumine ja 2-tüüpi diabeet meie rahva suurimate terviseprobleemide seas ning need tulenevad suures osas sellest, mida paljud nimetavad suhkru „sõltuvuseks“. Selle probleemi lahendamine on aga keerulisem kui uimastisõltuvuse lahendamine, sest see nõuab ebatervisliku toidu süüa vähendamist, ilma et see mõjutaks tervisliku toidu süüa.
Uues paberis RakkMIT-i neuroteadlased on need kaks protsessi hiirtel lahti haaranud ja näidanud, et varem tundmatu ajuahela pärssimine, mis reguleerib kompulsiivset suhkrutarbimist, ei mõjuta tervislikku toitumist.
„Esmakordselt oleme tuvastanud, kuidas aju kodeerib kompulsiivset suhkrutootmist ja me oleme ka näidanud, et see erineb tavalisest, adaptiivsest söömisest,” ütleb vanem autor Kay Tye, Picoweri õppeinstituudi uurija ja mälu, kes varem töötasid välja uudsed meetodid aju ahelate uurimiseks sõltuvuses ja ärevuses. „Me peame seda ahelat põhjalikumalt uurima, kuid meie lõppeesmärk on välja töötada ohutud, mitteinvasiivsed lähenemisviisid, et vältida pahaloomulisi söömisharjumusi, kõigepealt hiirtel ja lõpuks inimestel.”
Uimastisõltuvust määratletakse kui narkootikumide sunniviisilist otsimist, hoolimata kahjulikest tagajärgedest koolis, tööl või kodus. Sõltuvusravimid "kaaperdavad" aju loomuliku tasu töötlemise keskuse, ventraalse tegmentaalse piirkonna (VTA). Kuid toit on loomulik tasu ja erinevalt ravimist on see ellujäämiseks vajalik, mistõttu pole olnud selge, kas ülesöömine tuleneb sarnasest sunnist või millestki muust.
„See uuring on minu arvates suurepärane samm edasi toitumisharjumuste paljude keeruliste aspektide mõistmisel,” ütleb riikliku uimastite kuritarvitamise instituudi teaduslik juht Antonello Bonci, kes ei osalenud uuringus. „Kuigi minevikus on läbi viidud palju suurepäraseid uuringuid, milles vaadeldakse ainevahetushäirete kompulsiivset juhtimist, on see esimene kord, kui uuring läheb väga sügavalt ja põhjalikult samasse kompulsiivse toitmise käitumisse. Tõlgenduslikust vaatenurgast on selles uuringus kasutatud erakorraline multidistsiplinaarne lähenemisviis andnud väga põnevale järeldusele, et kompulsiivset suhkrutarbimist vahendab erinev närvikontroll kui füsioloogiline, tervislik toitumine.
Uuringu jaoks keskendus Tye ja tema lõpetaja Edward Nieh VTA ja külgsuunalise hüpotalamuse (LH) vahelistele seostele, mis kontrollivad toitumist. Kuid kuna LH kontrollib ka erinevaid erinevaid käitumisi ja ühendab mitmeid teisi aju piirkondi, ei olnud keegi veel eraldatud toitumis- ja tasu töötlemise ahelat. Kõigepealt tuvastasid ja iseloomustasid Tye ja Nieh just LH neuronid, mis ühenduvad VTA-ga ja registreerisid oma loomulikult esinevad tegevused aju viiludena Gillian Matthewsi abiga enne loomkatsetele kolimist. Elektroodid registreerisid nende identifitseeritud neuronite aktiivsuse loomade käitumise ajal.
Hiired armastavad loomulikult sahharoosi - sarnaselt inimestele, kes armastavad suhkrurikkaid limonaate -, nii et Nieh koolitas hiiri sahharoosi otsima kohaletoimetamise sadamas kuuldes ja märguannet nähes. Pärast seda, kui hiired õppisid vihje järgi sahharoositasu ennustama, hoidis ta preemia juhuslikult umbes poole ajast kinni - kibe pettumus. Teinekord said hiired ootamatult sahharoosipreemia ilma igasuguse ennustava vihjeta - armas üllatus. Seda erinevust ootuse ja kogemuse vahel nimetatakse preemia ennustamise veaks.
Neuraalsed salvestused näitasid, et VTA-ga ühinenud LH-neuronite tüüp sai aktiivseks alles pärast seda, kui loom oli õppinud sahharoositasu otsima, olenemata sellest, kas ta tegelikult tasu sai või mitte. Veel üks LH neuronite komplekt, saades VTA-lt tagasisidet, kodeeris vastuse tasule või selle puudumisele.
Järgmisena töötas Nieh koos Tye laboris asuva MD / doktorandi Stephen Allsopiga, et modifitseerida hiiri nii, et LH-VTA närviprojektsioonid kannaksid valgustundlikke valke, mis suudavad neuroneid valguse impulssidega aktiveerida või vaigistada - meetodit nimetatakse optogeneetikaks. Prognooside aktiveerimine viis sahharoosi sundsöömiseni ja täissöödud hiirtel suurenes ülesöömine. Selle raja inaktiveerimine vähendas sõltuvust meenutavat sundlikku sahharoosiotsingut, kuid ei takistanud näljasetel hiirtel tavalist söömist. "See oli põnev, sest meil on salvestusandmed, mis näitavad, kuidas see kompulsiivne suhkruotsimine toimub," ütleb Nieh, "ja me võime juhtida või suruda alla lihtsalt kompulsiivse käitumise, tehes närviringluses väga täpseid muudatusi."
"Sõltuvusuurijad on hüpoteesinud, et üleminek tegudelt harjumustele sunnile on tee sõltuvuse tekkeni, kuid täpselt, kus ja kuidas see ajus juhtub, on olnud mõistatus," ütleb Tye, kes on ka Whiteheadi karjääriarenduse dotsent MITi aju- ja tunnetusteaduste osakond. "Nüüd on meil tõendeid selle kohta, et see üleminek on esindatud LH-VTA ringkonnas."
Tye laboris postdokumendiga Matthewsiga töötav Nieh näitas ka, et LH neuronid saadavad VTA-le segu ergastavatest (glutamaat) ja inhibeerivatest (GABA) signaalidest. Kuid vastupidiselt ootustele käivitasid hiirtel toitmise aktiivsuse mitte pärssivad, vaid inhibeerivad signaalid. Kui ainult GABA projektsioonid aktiveeriti, käitusid hiired veidralt, närides puuri põhja ja pantomimeerides toidunüki suhu toomise ja närimise liikumisi. (Neid oli toidetud, nii et neil polnud nälga.) "Me arvame, et glutamatergilised prognoosid reguleerivad GABAergiliste prognooside rolli, suunates seda, mida on kohane närida," ütleb Nieh. "Mõlemad komponendid peavad mõtestatud söötmissignaalide saamiseks töötama koos."
„See on valdkonna jaoks väga oluline, sest see on midagi, mida me varem ei teadnud,” ütleb Bonci, “ja kannab potentsiaali revolutsiooniliselt, kuidas läheneme ravile kompulsiivse ülekuumenemise korral.”
Teadlased iseloomustasid ka heterogeenseid neuroneid nende prognooside vastuvõtmise lõpus VTA-s. Iga LH neuronite alamhulk ühendub VTA-s dopamiini ja GABA-d tootvate neuronitega. Labor uurib nüüd, kuidas söötmise ja sahharoosi otsimise käitumine sõltub sihtmärk-neuroni tüübist.
See uuring algatati osana Tye 2013 NIH direktori uue uurija auhinnast, mille pikaajaline eesmärk oli luua uus paradigma rasvumise raviks, mida saaks rakendada ka teiste neuropsühhiaatriliste häirete korral. Täiendav rahastamine tulenes mitmest avaliku ja erasektori allikast, sealhulgas Nieh NSF Graduate Research Fellowship, integratiivne neuronaalsete süsteemide stipendium ja koolitusprogramm õppimise ja mälu neurobioloogias. Sellele tööle aitasid kaasa ka kõik Picoweri instituudi liikmed Kara N. Presbrey, Christopher A. Leppla, Romy Wichmann, Rachael Neve ja Craig P. Wildes.
Teadlased on määratlenud neuronid, mis vastutavad liigse toidu tarbimise eest, enneolematu detailsusega
By Anna Azvolinsky | Jaanuar 29, 2015
Kaks sõltumatut uurimisgruppi on määratlenud hüpotalamuse neuronite populatsioonid, mis vastutavad toiduga kaasneva stimuleerimise eest, kuid tõenäoliselt ei ole need vajalikud selleks, et süüa ellujäämiseks. Mõlemad rühmad avaldasid oma järeldused täna (jaanuar 29) aastal Rakk.
„Need on suured paberid, mis hakkavad määratlema [hüpotalamuse] ja spetsiifiliste neuronite kompleksi keerukust ja heterogeensust, mis võivad põhjustada dramaatilisi käitumistulemusi,” ütles Ralph DiLeone- Yale Ülikooli neurobioloog, kes ei osalenud töös.
Kasutades optogeneetikat, neuroteadlane Garret Stuber Põhja-Carolina ülikoolis leidsid Chapel Hill ja tema kolleegid, et GABAergiliste neuronite aktiveerimine külghüpotalamuse (LH) piires põhjustas hiirte söötmist sagedamini, samal ajal kui nende neuronite aktiivsus pärssis hiirtel, et nad ei söö liigselt. Need neuronid erinesid teistest neuroloogilistest populatsioonidest LH-s, mis varem olid seotud söömisega ja teiste tasustamisega seotud käitumistega. Kui need neuronid olid geneetiliselt eemaldatud, olid hiired vähem motiveeritud saada vedelat kalorite tasu. Teadlased näitasid ka sadade üksikute GABAergiliste neuronite kaltsiumi signaaliülekandeid vabalt liikuvatel hiirtel, implanteerides LH-sse mikroendoskoope ja kinnitades loomade peadele miniatuurse fluorestsentsmikroskoobi. Kaltsiumi pildistamine näitas GABAergiliste neuronite aktiivseid populatsioone, mis olid aktiivsed toidu tasu esimesel maitsel või siis, kui hiired peksid oma nina, mis näitab toidu huvi - kuid harva mõlema tegevuse ajal.
In vivo kaltsiumi pildistamine võimaldab teadlastel lugeda neuronaalset aktiivsust suuremas ulatuses - aju teatud piirkondades, ütles DiLeone. Tehnikat arendas välja Mark Schnitzeri labor Stanfordi ülikoolis. „Kuus aastat tagasi ei olnud meil ühtegi neist tehnoloogiatest - geneetilist ablatsiooni, optogeneetikat, in vivo kuvamist,“ Paul Phillips, ütles Washingtoni ülikooli neuroteadlane Teadlane. "On hämmastav näha, et Stuberi labor asetab need kokku nii puhtalt, et vastata olulistele neuroteaduse küsimustele."
LH neuronid on mitmekesised ja teadaolevalt osalevad tasuvusega seotud käitumises, nagu söömine, joomine ja sugu. Kuid neuronite erinevate alampopulatsioonide iseloomustamine selles aju piirkonnas on ajalooliselt olnud väljakutse. „Meil on olnud elektrilise stimulatsiooni tulemused rohkem kui 30 aastatel, kuid me ei teadnud, millised neuronid me stimuleerisime ja kas söötmisega seotud neuronid pärinevad LH-st või nendest, mis läbivad vaid optogeneetilisi meetodeid sai kättesaadavaks, ”ütles Roy Wise- Narkootikumide kuritarvitamise riikliku instituudi neuroteadlane, kes ei osalenud töös.
„Neuroteaduste valdkonnas on in vivo pildistamisel põnevust, sest see võimaldab meil esimest korda uurida molekulaarselt määratletud neuronite alampopulatsioonide aktiivsust,“ lisas Stuber.
Teises uuringus, mida juhtis MIT neuroteadlane Kay Tye, tuvastasid teadlased kaks erinevat neuronipopulatsiooni vooluringis, mis ühendab LH-d ja keskaju ventraalset tegmentaalset piirkonda (VTA), mis on tuntud oma tasu töötlemise funktsiooni poolest. Kas nende LH-VTA projektsioonide neuronid reageerivad suhkrule või suhkru saamise toimele, ei olnud teada, ütles uuringu kaasautor Edward Nieh, kraadiõppes Tye laboris. "Nüüd me teame, et on olemas neuronite alampopulatsioonid, mis reageerivad erinevatele vihjetele - [suhkru] ja [suhkru] enda otsimisele."
Kasutades optogeneetilise tehnika variatsiooni, oli meeskond spetsiaalselt suunatud ainult LH-i neuronitele, mis seostuvad VTA-ga. Vabalt liikuvaid hiiri uurides leidis meeskond, et neuronid, mis ühendavad LH-d VTA-ga, aktiveeriti suhkru tasu otsimise ajal, sõltumata sellest, kas tasu saadi. Selle ahela pärssimine vähendas nendes hiirtes ainult kompulsiivset suhkrut otsivat - mitte normaalset toitumisharjumust. Ainult GABAergiliste neuronite stimuleerimine selles ahelas põhjustas ebatavalist käitumist: loomad lõid põrandale või tühjad ruumid oma puurides, kui toitu ei olnud. Nende neuronite stimuleerimine tõi kaasa ka klassikalise kompulsiivse käitumise, et ületada karistus - elektrilöögid -, et saada suhkru tasu ja suurenenud kompulsiivne overeating.
„Me võime vähendada kompulsiivset sahharoosiotsingut, kuid ei mõjuta nende normaalset söötmist,“ ütles Nieh. „See on oluline, sest kompulsiivse toitumisharjumuse raviks tahame ainult peatada söömise ebatervislikud osad ja hoida normaalset söömist tervena.”
„Söötmishäirete ja võib-olla ka narkootikumide kuritarvitamise ja hasartmängude suhtes on selge rakendus, sest see võib olla ühine tee, mis aktiveerib sellised käitumised,” ütles Phillips.
E-kirjaga aadressile TeadlaneÜtles Tye, et tema lab töötab nüüd, et määratleda iha neuronaalne allkiri, mida oleks võimalik tuvastada reaalajas, et arendada sekkumisi, et peatada kompulsiivne ülekuumenemine ja muud sõltuvust tekitavad käitumised enne nende algust.
JH Jennings et al., “Hüpotalamuse võrgu dünaamika visualiseerimine isu ja sonsummatoorse käitumise jaoks”, Rakk, doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.026, 2015.
EH Nieh et al., „Dünaamilised neuro-ahelad, mis kontrollivad kompulsiivset sahharoosiotsingut,” Cell, doi.org/10.1016/j.cell.2015.01.003, 2015.
;
