COMMENTS: Twa oriëntaasjestúdzjes dy't oantoane dat aparte sirkwy bestiet foar twangmjittige sûkerkonsumpsje - of sa't YBOP it neamt, 'a binge-meganisme'. It is altyd tocht dat gedrachsferslaving ûntstiet út allinnich feroarings fan "normale sirkwy". Hoewol dit foarkomt, is it no dúdlik dat aparte 'bingeing circuits' ek besteane.
Dit makket evolúsjonêr sin. It is in manier om in bist oan te spoarjen om te konsumearjen as iten beskikber is. Dizze sirkwy ûntsteane út 'e hypothalamus, dy't ek de wichtichste kontrôleregio is foar seksueel gedrach, libido en ereksjes. Ik twifelje net dat sûchdieren 'binge circuits' hawwe foar seks as iten. Reproduksje is de heule prioriteit fan ús genen en paringsmooglikheden normaal minder en fierder tusken dan itenmooglikheden.
Dekodearjen fan suksesfeardigens
Mei-elkoar, obesity and type 2 diabetes rigels ûnder ús heidens de grutste sûnensproblemen fan 'e nasjonaal, en se geane oer it grutste part út wat in protte in "ferslaving" oan sûker neamt. Mar it oplossen fan dit probleem is komplisierder as it beweegjen fan drugsnigens, om't it nedich is om it rydbewiis te ferminderjen om ungewoane fiedingen te iten sûnder te beynfloedzjen fan 'e winsk om sûne fiedingen te hanneljen as honger.
Yn in nij papier yn Sel, neuroscientisten by MIT hawwe dizze twa prosessen yn mûzen ûntspannen en sjen litte dat it inhibearjen fan in eardere ûnbekende harsensirkung dy't regelet sûkerbedriuw sirket net iens mei sûnens.
"Foar it earst hawwe wy it identifiseard hoe't it brain it twingende sûker besiket en wy sjogge ek dat it ferskynt fan normaal, adaptive iten," seit seniorautor Kay Tye, in prinsipe-ûndersiker by it Picower Institute for Learning en Mem, dy't eartiids romtektechniken foar ûntwikkele hat foar brainstekersyk yn bedriging en beswieren. "Wy moatte dit kader yn mear djipte ûndersykje, mar ús ultima doel is om feilige, noninvasive oanpaks te ûntwikkeljen om maladaptive itenbehearen te foarkommen, earst yn mûzen en úteinlik yn minsken."
Drugsferslaving wurdt definieare as twangmjittige drugs sykje, nettsjinsteande neidielige gefolgen op skoalle, wurk as thús. Ferslaavjende medisinen "kapje" it brein, it natuerlike beleanningsferwurkingssintrum, it ventrale tegmentale gebiet (VTA). Mar iten is in natuerlike beleanning en is, yn tsjinstelling ta in medisyn, needsaaklik foar oerlibjen, dat it is ûndúdlik west oft te iten resulteart fan in ferlykbere twang, of fan wat oars.
"Dizze stúdzje jildt, yn myn miening, in útfetsjend stap foar it begripen fan in protte komplisearre aspekten fan fiedingsgedrach," seit Antonello Bonci, wittenskiplike direkteur oan it National Institute of Drug Abuse, dy't net belutsen wie mei it ûndersyk. "As der in soad poerbêste stúdzjes yn it ferline binne, sjogge jo op 'e twangrike driging fan stomme-gebrûkers, is it earste kear dat in stúdzje tige djip en wiidweidich yn deselde aspekten giet om compulsive fiedingsgedrach. Ut in oerskaat perspektyf makke de bûtengewoane multydissiplinêre oanpak yn dit stúdzje in heul spannende opfetting: dat compulsive sûkerbedekking wurdt troch in oare neurioalskrêft mediatearre as fysiologysk, sûn iten. "
Foar de stúdzje, Tye en har diplomaat Edward Nieh rjochte op de ferbiningen tusken de VTA en de laterale hypothalamus (LH), dy't it fiedsel stekt. Mar om't de LH ek ferskate oare gedrachskontrôles kontroleare en ferbûn mei in meardere oare harsensregio's, hat gjinien in isolearjende en belibjen-ferwurkingskrêft isolearre. Tye en Nieh hawwe it earste identifisearre en karakterisearre krekt de LH-neurons dy't ferbine mei de VTA en har natuerlike optredens yn 'e harsenske skippen, mei help fan Gillian Matthews, foardat se nei bisten eksperiminten wiene. Elektroden registrearje de aktiviteit fan dizze identifisearre neuroanen yn 'e dierbehear.
Mûzen hâlde fan natuere fan sacharoaze - fergelykber mei minsken dy't fan sûkerrike soda hâlde - dus trainde Nieh mûzen om sacharoaze op te sykjen by in leveringshaven by it hearren en sjen fan in oanwizing. Neidat de mûzen learden in sukrose-beleanning te foarsizzen by oanwiziging, hold hy de beleanning sawat de helte willekeurich werom - in bittere teloarstelling. Oare kear krigen de mûzen ûnferwachts in sukrose-beleanning sûnder foarsizzend sinjaal - in swiete ferrassing. Dit ferskil tusken de ferwachting en de ûnderfining hjit de flater foar beleanningsfoarsizzing.
De neuronale opnamen wiesen dat ien type fan LH neuroanen dy't ferbûn mei de VTA allinnich aktyf waard nei't it bist leard hat om in sukrose lean te sykjen, oft dat it eigentlik net de lean krige. In oare set fan LH neurons, nei ûntfangst fan feedback fan de VTA, kodearret de antwurd op 'e beleanning of nei syn omlieding.
Folgjende wurke Nieh mei in MD / PhD-studint yn it lab fan Tye, Stephen Allsop, om mûzen te feroarjen, sadat de neurale projeksjes fan LH-VTA ljochtgefoelige proteïnen droegen dy't neuroanen kinne aktivearje of swije mei pulsen fan ljocht, in metoade neamd optogenetics. Aktivearjen fan de projeksjes liede ta twangmjittige sacharose-iten en ferhege oerlêst yn mûzen dy't fol wiene. It ynaktivearjen fan dit paad fermindere it twangmjittige sukrose-sykjen dat liket op ferslaving, mar foarkaam gjin mûzen dy't honger hienen regelmjittige chow te iten. "Dat wie spannend om't wy de opnamegegevens hawwe om sjen te litten hoe't dizze twangmjittige sûker-sykjen bart," seit Nieh, "en wy kinne gewoan it twangmjittige gedrach ride of ûnderdrukke troch heul presys te feroarjen yn it neurale sirkwy."
"Ferslavingsûndersikers hawwe hypoteze dat de oergong fan aksjes nei gewoanten nei twang it paad is nei ferslavingsfoarming, mar krekt wêr't en hoe't dit bart yn 't brein hat in mystearje west," seit Tye, dy't ek de Whitehead Career Development Assistant Professor yn is MIT's ôfdieling fan harsens en kognitive wittenskippen. "No hawwe wy bewiis dat dizze oergong wurdt fertsjintwurdige yn it LH-VTA-sirkwy."
Nieh, wurke mei Matthews, in postdoc yn it Tye-lab, toande ek dat de LH-neuroanen in miks stjoere fan eksitatoryske (glutamate) en remmende (GABA) sinjalen nei de VTA. Mar yn tsjinstelling ta ferwachting wiene it de remmende sinjalen, net de opwinende, dy't de fiedingsaktiviteit yn 'e mûzen aktivearren. Doe't GABA-projeksjes allinich waarden aktivearre, gedroegen de mûzen har bizar, gnauwen op 'e boaiem fan' e koai en pantomimearden de moasjes om in fiedingsnugget nei de mûle te bringen en it te kauwen. (Se waarden fiede, dus se wiene net hongerich.) "Wy tinke dat de glutamatergyske projeksjes de rol fan 'e GABAergyske projeksjes regelje, regissearje wat passend is om op te gnauwen," seit Nieh. "Beide ûnderdielen moatte gearwurkje om sinfolle fiedingssignalen te krijen."
"Dit is tige wichtich foar it fjild, om't dat wat is dat wy it net earder witte," seit Bonci, "en draacht it potinsjeel om de manier te revolúsjonearjen as wy de behanneling oanpakke foar compulsive oerwinning."
De ûndersikers karakterisearren ek de heterogene neuroanen op it ûntfangende ein fan dizze projeksjes yn 'e VTA. Elke subset fan LH neuroanen ferbynt mei dopamine- en GABA-produktende neuroanen yn 'e VTA. It laboratoarium ûndersiket no hoe't it fiedzjen en sukrose-sykje gedrach ferskille op basis fan it doel-neuron-type.
Dit ûndersyk waard ynsteld as ûnderdiel fan 'e New Investigator Award fan' e 2013 NIH direkteur, mei it langstme doel om in nije paradigm te meitsjen foar behandeling fan fettigens dy't tapast wurde kinne oan oare neuropsychiatrische disorders. Oanfoljende subsydzje kaam út ferskate publike en private boarnen, wêrûnder Nieh's NSF Graduate Research Fellowship, it Integrative Neuronal Systems Fellowship, en it Training Program yn 'e Neurobiology fan Learen en Mem. Kara N. Presbrey, Christopher A. Leppla, Romy Wichmann, Rachael Neve, en Craig P. Wildes, alle leden fan it Picower Instituut, hawwe ek bydroegen oan dit wurk.
Wittenskippers hawwe neuroanen definiearre foar ferantwurdlikens foar in soad konsumpsje fan it fiedsel op in foar ivich nivo fan detail
By Anna Azvolinsky | Jannewaris 29, 2015
Twa ûnôfhinklike ûndersyksteams hawwe populaasjes fan neurons yn 'e hypothalamus fêststeld dy't ferantwurdlik binne foar iten-as-beleare stimulearring, mar binne wierskynlik net nedich om it iten foar it oerlibjen. Beide groepen publisearren har fynsten hjoed (jannewaris 29) yn Sel.
"Dit binne grutte papieren dy't begjinne om de kompleksiteit en heterogeneiteit fan [de hypothalamus] en de spesifike sets fan neuronen dy't dramatyske gedrachsproblemen te meitsjen kinne definiearje", sa sei Ralph DiLeone, in neurobiolooch oan de Yale Universiteit dy't net belutsen wie yn it wurk.
Mei help fan optogenetik, neuroscientist Garret Stuber Yn 'e Universiteit fan Noard-Karolina, Chapel Hill, en syn kollega's fûnen dat aktivearjen fan GABAergyske neuronen yn' e laterale hypothalamus (LH) liede mûzen omtroch faker foardat, wylst de aktiviteit fan dizze neuroanen motivearre de mûzen om net iens te iten. Dizze neurons wiene ûnderskiede fan oare neuronale populaasjes yn 'e LH dy't earder belutsen wiene yn iten en oare lienensferoarings. Doe't dizze neuroanen genetysk ablatearre wienen, waarden de muzen minder motivearre om in floeibere kalorieferlof te krijen. De wittenskippers sjogge ek kaltsyksynstelling fan hûnderten yndividuele GABAergyske neuroanen op ien kear yn frije middels troch implantearjende mikrodendoskopen yn 'e LH en it befestigjen fan in miniaturisearre fluoreszensmikroskoop nei de hoofdieren. De calcium-ôfbylding ferskynde ferskate populaasjes fan GABAergyske neuroanen aktyf op 'e earste smaak fan in fiedingsbelied of as de messen har noazen opknappen - in teken fan ynteresse yn it iten - mar selden foar beide aktiviteiten.
Yn vivo kalciumôfbylding jout ûndersikers om neuronale aktiviteit te lêzen yn in grutter skaal - yn spesifike regio's fan 'e harsens, sei DiLeone. De technyk is ûntwikkele troch Mark Schnitzer's laboratoarium by Stanford University. "Seis jier lyn hawwe wy gjin ien fan dizze technology-genetyske ablaasje, optogenetics, yn vivo-imaging," Paul Phillips, in neuroscientist oan 'e Universiteit fan Washington, fertelde De wittenskipper. "It is geweldich om te sjen dat it Stuber laboratoarium sa sa maklik makke hat om wichtige neurosjeseefragen te beantwurdzjen."
De neurons fan 'e LH binne ferskillende, en binne bekend om belutsen te wurden yn belestingbefoarderingen lykas it iten, drinken en seks. Mar karakterisearjen fan de ferskate subpopulaasjes fan neurons yn dizze harsensregion hat histoarysk in útdaging west. "Wy hawwe de elektryske stimulearjende befiningen no mear as 30 jierren nocht, mar wy wisten net dat [wa neurons] wy stimulearje en oft de feed-related neuroanen binne fan 'e LH of dyjingen dy't gewoan trochgeane oant optogenetika-techniken waard te krijen, "sei Roy Wise, in neuroscientist by it Nasjonaal Ynstitút foar Drug Abuse dy't net belutsen wie yn it wurk.
"Der is spitigens yn it neurologyske fjild foar yn vivo-imaging, om't it ús, foar it earste kear, patroanen fan aktiviteiten ûndersiikje kin binnen molekulêre definieare subpopulaasjes fan neurons," Stuber addt.
Yn 'e twadde stúdzje, ûnder lieding fan MIT neuroscientist Kay Tye, ûndersikers identifisearren twa ûnderskate neuronale populaasjes yn 't circuit dat ferbynt de LH en it ventral tegmentale gebiet fan' e midbrain (VTA), dat bekend is om syn beleanningsferwurkingsfunksje. Oft neuroanen yn dizze LH-VTA-projeksjes reagearje op sûker sels, as op 'e hanneling fan it krijen fan' e sûker wie net bekend, sei studint-coauthor Edward Nieh, in studinte-studint yn laboratoarium fan Tye. "No wite wy dat der subpopulaasjes fan neurons reageare op ferskillende cues - it weromfine fan 'e [sûker] en nei [sûker] sels."
Mei in fariant op in optogenetyske technyk, it team spesifisearret allinich de neurons yn 'e LH dy't keppele oan de VTA. Undersyk nei frijkommende muzen, it team fûn dat de neurons dy't de LH ferbûnen oan de VTA waarden aktivearre yn 'e akte fan it sykje fan in sûkerbelied, ûnôfhinklik fan oft de lean krige. It ynsegjen fan dit kryt sloech allinich it compulsive sûker-sykje-net normale feeding behaviour - yn dizze mûs. It stimulearjen allinich de GABAergyske neuroanen yn dit skeakel ûnûntwerpige gedrach: de bisten gagten op 'e flier of lege romte yn har kaaien doe't gjin iten oanwêzich wie. En it stimulearjen fan dizze neurons die ek in klassike twangend gedrach foar it oerwinnen fan in straf-elektrysk skokken - om de sûkerbelest te krijen, en in ferheegjende ferrifeljende oerwinning.
"Wy kinne ferplichte sukrose-sykje sykje, mar net beynfloedzjen fan har normale fieding," sei Nieh. "Dit is wichtich omdat it behanneljen fan komplekse itengedrach, wy wolle allinnich de ûngewoane dielen fan iten hâlde en normale iten yntakt hâlde."
"Der is in dúdlike applikaasje om sieraden te fieren en miskien drugsmisbrûk en spultsje om't it in mienskiplike poarte wêze kin dy't dizze soarten gedrach aktivearret," sei Phillips.
Yn in e-post nei De wittenskipper, Sei Tye dat har laboart wurket no better om in neuroanale ûndertekening te beskôgjen foar begearte dy't yn echtpunt wurde kin fûn wurde om yntervions te ûntwikkeljen om twangende oerwinning en oare súksesfol gedrach te ûntwikkeljen foardat se begjinne.
JH Jennings et al., "Visualisearje hypothalamyske netwurkdynamika foar appetitele en soensmomoarre gedrach," Sel, doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.026, 2015.
EH Nieh et al., "Dekodearjende neuronale sirkels dy't kontrolearjende sukrose sochten kontrolearje," Sel, doi.org/10.1016/j.cell.2015.01.003, 2015.
;