COMENTARIOS: Dous estudos emblemáticos que demostran que existen circuítos separados para o consumo compulsivo de azucre - ou como YBOP o chama, 'a mecanismo de rebordadura'. Sempre se pensou que xorden as adiccións ao comportamento só alteracións dos "circuítos normais". Aínda que isto ocorre, agora é evidente que tamén existen "circuítos bingeing" separados.
Isto ten sentido evolutivo. É un xeito de instar a un animal a consumir en exceso cando hai comida dispoñible. Estes circuítos xorden do hipotálamo, que tamén é a principal rexión de control para o comportamento sexual, a libido e as ereccións. Non teño dúbida de que os mamíferos posúen "circuítos excesivos" tanto para o sexo como para a comida. A reprodución é a máxima prioridade dos nosos xenes e as oportunidades de apareamento adoitan ser menos e máis afastadas que as oportunidades de comer.
Decodificación da adicción ao azucre
En conxunto, a obesidade e a diabetes tipo 2 sitúanse entre os maiores problemas de saúde da nosa nación e resultan en gran medida do que moitos chaman unha "adicción" ao azucre. Pero resolver este problema é máis complicado que resolver a drogodependencia, porque require reducir o impulso a comer alimentos non saudables sen afectar o desexo de comer alimentos saudables cando teña fame.
Nun novo artigo en Célula, os neurocientíficos do MIT desmarcaron estes dous procesos en ratos e demostraron que a inhibición dun circuíto cerebral anteriormente descoñecido que regula o consumo compulsivo de azucre non interfire cunha alimentación sa.
"Por primeira vez, identificamos como o cerebro codifica a procura compulsiva de azucre e tamén demostramos que parece ser diferente da alimentación adaptativa e normal", afirma o autor principal Kay Tye, investigador principal do Picower Institute for Learning. e Memoria que anteriormente desenvolveu novas técnicas para estudar circuítos cerebrais en adicción e ansiedade. "Necesitamos estudar este circuíto con máis profundidade, pero o noso obxectivo último é desenvolver enfoques seguros e non invasivos para evitar comportamentos alimentarios inadaptados, primeiro en ratos e finalmente en persoas".
A adicción ás drogas defínese como a procura compulsiva de drogas malia as consecuencias adversas na escola, no traballo ou na casa. As drogas adictivas "secuestran" o cerebro como o centro natural de procesamento de recompensas, a área tegmental ventral (VTA). Pero a comida é unha recompensa natural e, a diferenza dunha droga, é necesaria para a supervivencia, polo que non está claro se comer en exceso resulta dunha compulsión similar ou doutra cousa.
"Este estudo representa, na miña opinión, un excelente avance para comprender os moitos aspectos intrincados das condutas alimentarias", afirma Antonello Bonci, director científico do Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas, que non estivo involucrado na investigación. "Aínda que houbo moitos estudos excelentes no pasado, que contemplan o impulso compulsivo dos trastornos no consumo de substancias, esta é a primeira vez que un estudo afonda moi profundamente e de xeito comprensivo nos mesmos aspectos para o comportamento alimentario compulsivo. Desde unha perspectiva translacional, o extraordinario enfoque multidisciplinario empregado neste estudo produciu un descubrimento moi emocionante: que o consumo compulsivo de azucre está mediado por un circuíto neural diferente ao de alimentación sa e fisiolóxica. "
Para o estudo, Tye e o seu estudante graduado Edward Nieh centráronse nas conexións entre o VTA e o hipotálamo lateral (LH), que controla a alimentación. Pero debido a que o LH tamén controla diversas outras condutas e se conecta a outras rexións cerebrais, ninguén aínda illou un circuíto de alimentación e procesamento de recompensas. Tye e Nieh identificaron e caracterizaron só as neuronas LH que se conectan ao VTA e rexistraron as súas actividades naturais en franxas cerebrais, coa axuda de Gillian Matthews, antes de mudarse a experimentos con animais. Os electrodos rexistraron a actividade destas neuronas identificadas durante as condutas dos animais.
Os ratos adoran naturalmente a sacarosa - semellante aos humanos que aman as gaseosas ricas en azucre - polo que Nieh adestrou aos ratos para buscar sacarosa nun porto de entrega ao escoitar e ver unha pista. Despois de que os ratos aprenderan a predicir unha recompensa de sacarosa a raíz, retivo aleatoriamente a recompensa aproximadamente a metade do tempo, unha amarga decepción. Outras veces, os ratos recibiron inesperadamente unha recompensa en sacarosa sen ningún indicio predictivo, unha doce sorpresa. Esta diferenza entre a expectativa e a experiencia chámase erro de predición de recompensa.
As gravacións neuronais demostraron que un tipo de neuronas LH que se conectan ao VTA só se activaron despois de que o animal aprendera a buscar unha recompensa de sacarosa, se recibira ou non a recompensa. Outro conxunto de neuronas de LH, ao recibir comentarios do VTA, codificou a resposta á recompensa ou á súa omisión.
A continuación, Nieh traballou cun estudante de doutoramento / doutoramento no laboratorio de Tye, Stephen Allsop, para modificar os ratos de xeito que as proxeccións neuronais LH-VTA transportasen proteínas sensibles á luz que poidan activar ou silenciar as neuronas con pulsos de luz, un método chamado optoxenética. Activar as proxeccións levou a comer compulsivamente sacarosa e aumentou o consumo excesivo en ratos cheos. A desactivación desta vía reduciu a procura compulsiva de sacarosa que se asemella á adicción, pero non impediu que os ratos que tiñan fame comeran chow regulares. "Foi emocionante porque temos os datos de gravación para mostrar como sucede esta procura compulsiva de azucre", di Nieh, "e podemos conducir ou suprimir só o comportamento compulsivo facendo cambios moi precisos no circuíto neuronal".
"Os investigadores da adicción teñen a hipótese de que a transición das accións aos hábitos á compulsión é o camiño cara á formación da adicción, pero exactamente onde e como isto ocorre no cerebro foi un misterio", di Tye, que tamén é profesor asistente de Whitehead Care Development Departamento de Ciencias do Cerebro e Cognitivas do MIT. "Agora temos probas que demostran que esta transición está representada no circuíto LH-VTA".
Nieh, traballando con Matthews, un postdoctorado no laboratorio de Tye, tamén mostrou que as neuronas LH envían ao VTA unha mestura de sinais excitadores (glutamato) e inhibitorios (GABA). Pero ao contrario do que se esperaba, foron os sinais inhibitorios, non os excitadores, os que desencadearon a actividade alimentaria nos ratos. Cando se activaron só as proxeccións GABA, os ratos comportáronse estrañamente, roendo o fondo da gaiola e pantomimando os movementos de levar unha pebida de comida á boca e mastigala. (Foran alimentados, polo que non tiñan fame.) "Pensamos que as proxeccións glutamatergicas regulan o papel das proxeccións GABAergic, dirixindo o que é apropiado para roer", di Nieh. "Ambos compoñentes deben traballar xuntos para obter sinais de alimentación significativos".
"Isto é moi importante para o campo, porque isto é algo que antes non sabiamos", explica Bonci, "e ten o potencial de revolucionar o xeito en que abordamos o tratamento para alimentación compulsiva".
Os investigadores tamén caracterizaron as neuronas heteroxéneas no extremo receptor destas proxeccións no VTA. Cada subconxunto de neuronas de LH conéctase con neuronas que producen dopamina e GABA no VTA. O laboratorio está investigando como difiren os comportamentos que buscan a alimentación e a sacarosa en función do tipo de neuronas diana.
Esta investigación iniciouse como parte do premio New Investigator 2013 NIH de Tye, co obxectivo a longo prazo de establecer un novo paradigma para tratar a obesidade que podería aplicarse a outros trastornos neuropsiquiátricos. O financiamento adicional procede de múltiples fontes públicas e privadas, incluíndo a Nieh's NSF Graduate Research Fellowship, a Integrative Neuronal Systems Fellowship e o Programa de Formación en Neurobioloxía de Aprendizaxe e Memoria. Kara N. Presbrey, Christopher A. Leppla, Romy Wichmann, Rachael Neve e Craig P. Wildes, todos membros do Instituto Picower, tamén contribuíron a este traballo.
Os científicos definiron ás neuronas responsables do consumo excesivo de alimentos a un nivel de detalle sen precedentes
By Anna Azvolinsky | 29 Xaneiro, 2015
Dous equipos independentes de investigación definiron poboacións de neuronas no hipotálamo responsables da estimulación alimentaria como recompensa, pero é probable que non sexan necesarias para estimular a supervivencia. Os dous grupos publicaron hoxe os seus achados (29 de xaneiro) en Célula.
"Son grandes traballos que comezan a definir a complexidade e a heteroxeneidade do [hipotálamo] e os conxuntos específicos de neuronas que poden producir resultados de comportamento dramáticos", dixo. Ralph DiLeone, un neurobiólogo da Universidade de Yale que non estivo involucrado no traballo.
Usando optogenética, neurocientífico Garret Stuber na Universidade de Carolina do Norte, Chapel Hill, e os seus compañeiros descubriron que activar as neuronas GABAergic dentro do hipotálamo lateral (LH) levou aos ratos a alimentarse con máis frecuencia, á vez que inhibían a actividade destas neuronas motivaron aos ratos a non comer en exceso. Estas neuronas diferenciabanse doutras poboacións neuronais na LH implicadas anteriormente na alimentación e outras condutas relacionadas coa recompensa. Cando estas neuronas foron xeneticamente abladas, os ratos estaban menos motivados para obter unha recompensa de calor líquido. Os científicos tamén visualizaron a sinalización de calcio de centos de neuronas GABAérxicas individuais dunha vez en ratos en movemento libre implantando microendoscopios no LH e unindo un microscopio fluorescente miniaturizado á cabeza dos animais. A imaxe de calcio mostrou distintas poboacións de neuronas GABAergic activas ao primeiro sabor dunha recompensa alimentaria ou cando os ratos golpearon as narices, un signo de interese no alimento, pero raramente durante ambas as actividades.
DiLeone, afirmou DiLeone, a imaxe de calcio in vivo permite aos investigadores ler a actividade neuronal a maior escala, en rexións específicas do cerebro. A técnica foi desenvolvida por Laboratorio de Mark Schnitzer na Universidade de Stanford. "Hai seis anos non tiñamos ningunha destas tecnoloxías: ablación genética, optogenética, imaxe in vivo". Paul Phillips, dixo un neurocientífico da Universidade de Washington O científico. "É sorprendente ver o laboratorio Stuber unido de xeito tan limpo para responder a importantes preguntas de neurociencia".
As neuronas do LH son diversas e sábese que están implicadas en comportamentos relacionados coa recompensa como comer, beber e sexo. Pero caracterizar as diversas subpoblacións de neuronas nesta rexión cerebral foi historicamente un reto. "Xa levamos máis de 30 anos nos resultados da estimulación eléctrica, pero non sabiamos [que neuronas] estabamos estimulando e se as neuronas relacionadas coa alimentación proceden do LH ou aquelas que están pasando ata as técnicas de optogenética. quedou dispoñible ", dixo Roy Wise, un neurocientífico do Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas que non estaba involucrado no traballo.
"Hai unha emoción no campo da neurociencia para a imaxe in vivo porque nos permite, por primeira vez, estudar patróns de actividade dentro de subpoblacións de neuronas definidas molecular", engadiu Stuber.
No segundo estudo, dirixido polo neurocientífico do MIT Kay Tye, Os investigadores identificaron dúas poboacións neuronais distintas no circuíto que conecta o LH e a área tegmental ventral (VTA) do cerebro medio, que é coñecida pola súa función de procesamento de recompensas. Non se sabía se as neuronas nestas proxeccións de LH-VTA responden ao azucre en si ou ao feito de obter o azucre, dixo o coautor do estudo Edward Nieh, estudante de posgrao no laboratorio de Tye. "Agora xa sabemos que hai subpoboacións de neuronas que responden a diferentes pistas: recuperar o [azucre] e o propio [azucre]".
Usando unha variación nunha técnica de optogenética, o equipo dirixiu específicamente só as neuronas do LH que ligan ao VTA. Examinando ratos en movemento libre, o equipo descubriu que as neuronas que conectaban o LH ao VTA activáronse durante o acto de buscar unha recompensa de azucre, independentemente de se se obtivese a recompensa. Ao inhibir este circuíto reduciuse só a procura compulsiva de azucre, non o comportamento normal da alimentación, nestes ratos. Ao estimular só as neuronas GABAérxicas neste circuíto producíronse comportamentos inusuales: os animais esnaquizados no chan ou un espazo baleiro nas súas gaiolas cando non había alimentos. E estimular estas neuronas resultou tamén no comportamento clásico compulsivo de superar un castigo (choques eléctricos) para chegar á recompensa do azucre e un exceso de alimentación compulsiva.
"Podemos reducir a procura compulsiva de sacarosa pero non afectar a súa alimentación normal", dixo Nieh. "Isto é importante porque para tratar o comportamento alimentario compulsivo, só queremos deixar as partes insalubres de comer e manter intacta a alimentación normal".
"Hai unha aplicación clara aos trastornos da alimentación e, posiblemente, o abuso de drogas e o xogo porque pode ser un camiño común que active este tipo de comportamentos", dixo Phillips.
Nun correo electrónico para O científico, Tye dixo que o seu laboratorio agora está a traballar para definir mellor unha firma neuronal por ansias que puidesen detectarse en tempo real para desenvolver intervencións para deixar de comer excesivamente compulsivamente e outras condutas adictivas antes de que comecen.
JH Jennings et al., "Visualizando a dinámica da rede hipotalámica para comportamentos apetitivos e sonomatorios". Célula, doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.026, 2015.
EH Nieh et al., "Decodificar circuítos neuronais que controlan a procura compulsiva de sacarosa" Cela, doi.org/10.1016/j.cell.2015.01.003, 2015.
;
