ATHUGASEMDIR: Tvær tímamótarannsóknir sem sýna fram á að aðskildar hringrásir eru fyrir nauðungarsykurneyslu - eða eins og YBOP kallar það, 'a binge vélbúnaður'. Það hefur alltaf verið talið að hegðunarfíkn stafar af aðeins breytingar á „venjulegum hringrásum“. Þó að þetta gerist, er það nú augljóst að aðskildir „bingeing circuits“ eru einnig til.
Þetta er skynsamlegt í þróuninni. Það er leið til að hvetja dýr til að neyta of mikið þegar fæða er í boði. Þessar hringrásir koma frá undirstúku, sem er einnig aðal stjórnunarsvæði fyrir kynhegðun, kynhvöt og stinningu. Ég er ekki í nokkrum vafa um að spendýr búa yfir „ofgnótt hringrás“ fyrir kynlíf sem og mat. Æxlun er forgangsverkefni genanna okkar og tækifæri til pörunar eru venjulega færri og lengra á milli en tækifæri til að borða.
Saman, offita og tegund 2 sykursýki staða meðal helstu heilsufarsvandamál þjóðarinnar, og þau stafa aðallega af því sem margir kalla "fíkn" á sykur. En að leysa þetta vandamál er flóknara en að leysa fíkniefni vegna þess að það krefst þess að draga úr akstri til að borða óhollt matvæli án þess að hafa áhrif á löngun til að borða heilbrigt mat þegar það er svangur.
Í nýjum pappír í Cell, taugafræðingar við MIT hafa untangled þessi tvö ferli í músum og sýnt að hindra áður óþekkt heila hringrás sem stjórnar þvingunar sykur neyslu ekki trufla heilbrigða borða.
"Í fyrsta skipti höfum við greint hvernig heilinn kóðar kúgun sykursýki og við höfum einnig sýnt fram á að það virðist vera frábrugðið venjulegum, aðlögunarhæfum að borða" segir öldungur rithöfundur Kay Tye, lögfræðingur í Picower Institute for Learning og minni sem áður hefur þróað nýjar aðferðir til að læra heila rafrásir í fíkn og kvíða. "Við þurfum að læra þennan rás í dýpt, en fullkomið markmið okkar er að þróa öruggar og óbeinar aðferðir til að koma í veg fyrir vanskapandi borða hegðun, fyrst í músum og að lokum í fólki."
Fíkniefnaneysla er skilgreind sem nauðungarlyfjaleit þrátt fyrir neikvæðar afleiðingar í skóla, vinnu eða heimili. Ávanabindandi lyf „ræna“ heilanum sem er náttúrulega miðstöð um umbun vinnslunnar, tegunda svæði í leggöngum (VTA). En matur er náttúruleg umbun og, ólíkt lyfi, nauðsynleg til að lifa af, svo það hefur verið óljóst hvort ofneysla stafar af svipaðri áráttu eða af einhverju öðru.
"Þessi rannsókn táknar framúrskarandi skref fram á við til að skilja margar flóknar þættir í brjósti hegðun," segir Antonello Bonci, vísindastjóri hjá National Institute of Drug Abuse, sem var ekki þátt í rannsókninni. "Þó að það hafi verið margar framúrskarandi rannsóknir í fortíðinni, að horfa á þvingunarorku um efnaskiptavandamál, er þetta í fyrsta sinn sem rannsóknin fer mjög djúpt og ítarlega inn í sömu þætti fyrir þvingunarhegðun. Frá þýðislegu sjónarmiði skapaði óvenjulega þverfagleg nálgun sem notuð var í þessari rannsókn mjög spennandi niðurstöðu: að neyslu á þráhyggju sykursýki er miðlað af mismunandi tauga hringrás en lífeðlisfræðileg og heilbrigð mataræði. "
Í rannsókninni, Tye og útskrifaðist nemandi hennar Edward Nieh lögðu áherslu á tengsl milli VTA og hliðarhimnunnar (LH), sem stýrir brjósti. En vegna þess að LH stýrir einnig fjölbreyttum öðrum hegðun og tengist mörgum öðrum svæðum heila, hafði enginn enn einangrað brjósti og verðlaunaferli. Tye og Nieh greindu fyrst og einkenndu bara LH-taugafrumurnar sem tengjast VTA og skráðu náttúrulega starfsemi sína í heila sneiðum, með hjálp Gillian Matthews, áður en þeir voru að flytja til dýrarannsókna. Rafskaut skráð virkni þessara greindra taugafrumna meðan á hegðun dýra stendur.
Mýs elska náttúrulega súkrósa - svipað og menn sem elska sykurrík gos - svo Nieh þjálfaði mýs til að leita eftir súkrósa í fæðingarhöfn við heyrn og sjá vísbendingu. Eftir að mýsnar höfðu lært að spá fyrir um súkrósa umbun eftir ábendingu, hélt hann handahófi umbun um helming tímans - bitur vonbrigði. Í annan tíma fengu mýsnar óvænt súkrósaverðlaun án nokkurrar fyrirsjáanlegrar vísbendingar - sætt á óvart. Þessi munur á væntingunni og upplifuninni er kölluð umbunarspávillan.
The tauga upptökur sýndu að ein tegund af LH taugafrumum sem tengjast VTA varð aðeins virk eftir að dýrið hafði lært að leita súkrósa verðlaun, hvort sem það fékk raunverulega launin eða ekki. Annað sett af LH-taugafrumum, þegar þeir fengu endurgjöf frá VTA, kóðuðu svarið við launin eða að sleppa henni.
Því næst vann Nieh með lækni / doktorsnema í rannsóknarstofu Tye, Stephen Allsop, til að breyta músum þannig að taugasvörp LH-VTA báru ljósnæm prótein sem geta virkjað eða þaggað taugafrumur með ljóspúlsum, aðferð sem kallast optogenetics. Að virkja framreikningana leiddi til áráttu með súkrósaát og aukinni ofát hjá músum sem voru fullar. Með því að gera þessa braut óvirka minnkaði áráttu súkrósa sem líkist fíkn, en kom ekki í veg fyrir að mýs sem voru svangar borðuðu reglulega chow. „Þetta var spennandi vegna þess að við höfum upptökugögnin til að sýna hvernig þessi áráttu sykurleit gerist,“ segir Nieh, „og við getum keyrt eða bælt aðeins áráttuhegðunina með því að gera mjög nákvæmar breytingar á taugahringnum.“
„Fíknirannsóknir hafa gefið tilgátu um að umskipti frá aðgerðum til venja yfir í áráttu séu leiðin að myndun fíknar, en nákvæmlega hvar og hvernig þetta gerist í heilanum hefur verið ráðgáta,“ segir Tye, sem er einnig Whitehead starfsþróunar aðstoðarmaður prófessor Heilabraut og vitræna vísindi MIT. „Nú höfum við vísbendingar sem sýna að þessi umskipti eiga sér stað í LH-VTA hringrásinni.“
Nieh, sem starfaði með Matthews, doktor í Tye rannsóknarstofunni, sýndi einnig að LH taugafrumurnar senda blöndu af örvandi (glútamat) og hamlandi (GABA) merkjum til VTA. En þvert á væntingar voru það hamlandi merki en ekki örvandi sem hrundu af stað fóðrunarvirkni í músunum. Þegar GABA framreikningar voru virkjaðir einir hegðuðu mýs sér sérkennilega, naguðu á botni búrsins og pantóímuðu hreyfingarnar um að færa matarmola í munninn og tyggja hann. (Þeim hafði verið gefið að borða, svo þeir voru ekki svangir.) „Við teljum að glútamatergic framreikningarnir stjórni hlutverki GABAergic framreikninganna og stýra því hvað er við hæfi að naga,“ segir Nieh. „Báðir þættirnir verða að vinna saman til að fá merkingarbær fóðrunarmerki.“
"Þetta er mjög mikilvægt fyrir svæðið, því þetta er eitthvað sem við vissum ekki áður," segir Bonci, "og það er möguleiki á að gjörbylta hvernig við nálgumst meðferð fyrir þráhyggju."
Rannsakendur einkenndu einnig ólíkir taugafrumur í móttöku enda þessara áætlana í VTA. Hver undirhópur LH taugafrumna tengist taugafrumum dópamíns og GABA í VTA. Rannsóknin er nú að rannsaka hvernig fóðrun og súkrósa-leitandi hegðun eru mismunandi miðað við miðtaugakerfið.
Þessi rannsókn var hafin sem hluti af nýjum rannsóknarverðlaun 2013 NIH framkvæmdastjóra Tye, með það langvarandi markmið að koma á fót nýju hugmyndafræði til að meðhöndla offitu sem gæti verið beitt öðrum taugasjúkdómum. Viðbótarupplýsingar fjármögnunar komu frá mörgum opinberum og einkareknum heimildum, þar á meðal Nieh's NSF Graduate Research Fellowship, The Integrative Neuronal Systems Fellowship, og þjálfun í Neurobiology nám og minni. Kara N. Presbrey, Christopher A. Leppla, Romy Wichmann, Rachael Neve og Craig P. Wildes, allir meðlimir Picower-stofnunarinnar, stuðluðu einnig að þessari vinnu.
Vísindamenn hafa skilgreint taugafrumur sem bera ábyrgð á óhóflegri fæðuþörf á áður óþekktum smáatriðum
By Anna Azvolinsky | Janúar 29, 2015
Tveir sjálfstæðir rannsóknarhópar hafa skilgreint hópa taugafrumna í blóðþrýstingsfallinu sem eru ábyrgir fyrir örvun matvæla og verðlauna en eru líklega ekki nauðsynlegar til að hvetja til að borða til að lifa af. Báðir hópar birtu niðurstöður sínar í dag (janúar 29) í Cell.
"Þetta eru stórar greinar sem byrja að skilgreina flókið og ólíkleika [blóðþrýstingsins] og tiltekna setur taugafrumna sem geta valdið stórkostlegu hegðunarvandamálum," sagði Ralph DiLeone, neurobiologist á Yale University sem var ekki þátt í starfi.
Með því að nota optogenetics, neuroscientist Garret Stuber Háskólinn í Norður-Karólínu, Chapel Hill og samstarfsmenn hans komust að því að virkja GABAergic taugafrumur innan hliðarhimnubólgu (LH) leiddi músina til að fæða oftar en að hindra virkni þessara taugafrumna hvatti músin ekki að borða umfram. Þessir taugafrumur voru frábrugðnar öðrum taugafrumum í LH sem áður var fólgið í því að borða og aðrar launatengdar hegðun. Þegar þessar taugafrumur voru erfðabreyttar voru músin minna áhugasamir til að fá laust kaloríaverðlaun. Vísindamennirnir sýndu einnig kalsíummerkingu á hundruðum einstakra GABAergic taugafrumna í einu í lausum músum með því að setja örverusjónaukana í LH og festa smáflúrljómun smásjásins við höfuð dýranna. Kalsíumyndunin sýndi mismunandi íbúa GABAergic taugafrumna sem voru virkir við fyrstu smekk matarverðlauna eða þegar mýsin hneigðu nef þeirra - merki um áhuga á matnum en sjaldan meðan á báðum aðgerðum stendur.
Kalsíumyndun in vivo gerir vísindamenn kleift að lesa taugafrumum í stærri mæli - á ákveðnum svæðum heilans, sagði DiLeone. Tæknin var þróuð af Mark Schnitzer rannsóknarstofa við Stanford University. "Fyrir sex árum höfðum við ekkert af þessum tækni-erfðafræðilega ablation, optogenetics, in vivo hugsanlegur," Paul Phillips, taugafræðingur við University of Washington, sagði Vísindamaðurinn. "Það er ótrúlegt að sjá Stuber Lab að setja þetta saman svo hreint til að svara mikilvægum taugafræðilegu spurningum."
The taugafrumur LH eru fjölbreytt og vitað að taka þátt í launatengdu hegðun eins og að borða, drekka og kynlíf. En einkennandi af fjölbreyttu subpopulations taugafrumum í þessum heila svæðinu hefur sögulega verið áskorun. "Við höfum fengið raförvunar niðurstöður í meira en 30 ár núna, en við vissum ekki [hvaða taugafrumur] sem við vorum að örva og hvort fósturvísir tengdir taugafrumur eru frá LH eða þeim sem eru bara að fara í gegnum þangað til optogenetics tækni varð laus, "sagði Roy Wise, taugasérfræðingur hjá National Institute of Drug Abuse sem var ekki þátt í starfi.
"Það er spennandi í taugafræðilegu sviði fyrir in vivo hugsanlega vegna þess að það gerir okkur kleift að í fyrsta skipti skoða námsmat af virkni innan sameindafræðilega skilgreindra undirhópa taugafrumna," bætti Stuber við.
Í annarri rannsókninni, undir forystu MIT neuroscientist Kay Tye, greindu vísindamenn tvo mismunandi taugafræðilega stofna í hringrásinni sem tengja LH og miðlæga heilablóðfallssvæðið (VTA), sem er þekkt fyrir umbununarvinnsluaðgerð sína. Hvort taugafrumur í þessum LH-VTA framreikningum bregðast við sykrinum sjálfum eða aðgerðinni við að fá sykurinn var ekki vitað, sagði rannsóknarhöfundur Edward Nieh, framhaldsnámsmaður í rannsóknarstofu Tye. "Nú vitum við að það eru subpopulations af taugafrumum sem bregðast við mismunandi vísbendingum - sækja um [sykur] og [sykur] sjálft."
Með því að nota breytingu á optogenetics tækni, lék liðið aðeins á taugafrumum í LH sem tengjast VTA. Rannsóknir á frjálst hreyfingum músanna fundu liðið að taugafrumurnar sem tengdu LH við VTA voru virkjaðar meðan á aðgerðinni stóð að leita á sykurlaun, óháð því hvort launin voru fengin. Slökkt á þessari hringrás minnkaði aðeins þráhugsandi sykursökandi-ekki eðlilegt brjósti hegðun-í þessum músum. Að örva aðeins GABAergic taugafrumurnar í þessari hringrás framleiddi óvenjulega hegðun: Dýrin gnawed á gólfinu eða tómt rými í búrum sínum þegar engin mat var til staðar. Og örvandi þessir taugafrumur leiddu einnig í klassíska þvingunarhegðun að sigrast á refsingu-rafmagnsáhrifum - til að fá sykursverðlaunin og aukin þvingunarferli.
"Við getum dregið úr þráhyggju súkrósa-leitandi en ekki áhrif á eðlilega fóðrun þeirra," sagði Nieh. "Þetta er mikilvægt vegna þess að til að meðhöndla áráttuaðferðarhætti, viljum við aðeins að stöðva óheilbrigða hluta borða og halda eðlilegu borði ósnortinn."
"Það er skýr umsókn um brjósti og kannski eiturlyf misnotkun og fjárhættuspil vegna þess að það getur verið algeng leið sem virkjar þessar tegundir hegðunar," sagði Phillips.
Í tölvupósti til VísindamaðurinnTye sagði að Lab hennar sé nú að vinna að því að betur skilgreina taugafræðilegan undirskrift fyrir löngun sem hægt væri að greina í rauntíma til að þróa inngrip til að stöðva þvingunarferli og aðra ávanabindandi hegðun áður en þau byrja.
JH Jennings o.fl., "Visualizing Hreyfanleiki Dynamics Network fyrir appetitive og sonsummatory hegðun," Cell, doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.026, 2015.
EH Nieh o.fl., "Decoding neurological circuits that control compulsive sucrose seeking" Cell, doi.org/10.1016/j.cell.2015.01.003, 2015.
;
