PASTABOS: Du reikšmingi tyrimai, įrodantys, kad egzistuoja atskiros priverstinio cukraus vartojimo grandinės - arba, kaip tai vadina YBOP, „a mechanizmas". Visada buvo manoma, kad elgesio priklausomybės kyla iš tik „įprastų grandinių“ pakeitimai. Nors taip atsitinka, dabar akivaizdu, kad egzistuoja ir atskiros „bingeing“ grandinės.
Tai turi evoliucinę prasmę. Tai būdas paraginti gyvūną vartoti per daug, kai yra maisto. Šios grandinės kyla iš pagumburio, kuris taip pat yra pagrindinis seksualinio elgesio, libido ir erekcijos kontrolės regionas. Neabejoju, kad žinduoliai turi „persivalgymo grandines“ seksui ir maistui. Dauginimasis yra pagrindinis mūsų genų prioritetas, o poravimosi galimybės paprastai būna mažesnės ir tolimesnės nei valgymo galimybės.
Cukraus priklausomybės dekodavimas
Kartu nutukimas ir 2 tipo diabetas yra tarp mūsų tautos didžiausių sveikatos problemų, ir jie daugiausia atsiranda dėl to, ką daugelis vadina „priklausomybe“ nuo cukraus. Tačiau šios problemos sprendimas yra sudėtingesnis nei priklausomybės nuo narkotikų sprendimas, nes tam reikia sumažinti pavojų valgyti nesveiką maistą, nepažeidžiant noro valgyti sveiką maistą, kai alkanas.
Į naują popierių LąstelėMIT neurologai ištyrė šiuos du procesus pelėse ir parodė, kad anksčiau nežinomos smegenų grandinės, reguliuojančios kompulsinį cukraus vartojimą, slopinimas netrukdo sveikam mitybai.
„Pirmą kartą mes nustatėme, kaip smegenys koduoja kompulsinį cukraus paiešką, ir mes taip pat parodėme, kad jis skiriasi nuo įprastų, adaptyvių valgymų“, - sako vyriausiasis autorius Kay Tye, pagrindinis tyrėjas Picower institute mokymuisi. ir atmintis, kuri anksčiau sukūrė naujų metodų smegenų grandinės tyrimui priklausomybėje ir nerimu. „Turime giliau ištirti šią grandinę, tačiau mūsų pagrindinis tikslas yra sukurti saugius, neinvazinius metodus, kad būtų išvengta netinkamo maitinimo elgesio, pirmiausia pelėms ir galiausiai žmonėms.“
Narkomanija apibrėžiama kaip priverstinis narkotikų ieškojimas, nepaisant neigiamų pasekmių mokykloje, darbe ar namuose. Priklausomybę sukeliantys vaistai „užgrobia“ natūralų smegenų atlygio apdorojimo centrą - ventralinę veiksmentalinę sritį (VTA). Tačiau maistas yra natūralus atlygis ir, priešingai nei narkotikas, yra būtinas išgyvenimui, todėl nebuvo aišku, ar persivalgymas atsiranda dėl panašaus priverstinio, ar dėl kažko kito.
„Šis tyrimas, mano nuomone, yra puikus žingsnis į priekį siekiant suprasti daugybę sudėtingų šėrimo elgesio aspektų“, - sako Nacionalinis narkotikų vartojimo instituto mokslinis direktorius Antonello Bonci, kuris nedalyvavo tyrime. „Nors praeityje buvo atlikta daug puikių tyrimų, nagrinėjančių medžiagų vartojimo sutrikimų kompulsinį pavarą, tai yra pirmas kartas, kai tyrimas labai giliai ir visapusiškai įtraukiamas į tuos pačius kompulsinio maitinimo elgesio aspektus. Iš transliacijos perspektyvos šiame tyrime naudojamas ypatingas daugiadisciplinis požiūris parodė labai įdomią išvadą, kad kompulsinį cukraus suvartojimą skatina kitokia nervų grandinė nei fiziologinė, sveika mityba. “
Tyrimui Tye ir jos absolventas Edward Nieh sutelkė dėmesį į ryšius tarp VTA ir šoninės hipotalamos (LH), kuris kontroliuoja šėrimą. Bet kadangi LH taip pat kontroliuoja įvairius kitus elgesius ir jungiasi prie kelių kitų smegenų regionų, niekas dar nebuvo izoliuotas maitinimo ir atlygio apdorojimo grandinės. Pirmiausia Tye ir Nieh nustatė ir apibūdino tik LH neuronus, kurie prisijungė prie VTA, ir užregistravo savo natūraliai paplitusią veiklą smegenų gabaliukuose, naudodamiesi Gillian Matthews, prieš pereinant prie bandymų su gyvūnais. Elektrodai užregistravo šių identifikuotų neuronų aktyvumą gyvūnų elgesio metu.
Pelės natūraliai mėgsta sacharozę - panašią į žmones, mėgstančius daug cukraus turinčių gazuotų gėrimų, todėl Nieh mokė peles ieškoti sacharozės pristatymo uoste, išgirdęs ir pamatęs signalą. Po to, kai pelės išmoko numatyti sacharozės atlygį, jis maždaug pusę laiko atsitiktinai sulaikė atlygį - tai buvo didelis nusivylimas. Kitu metu pelės netikėtai gavo sacharozės atlygį be jokio nuspėjamo užuominos - miela staigmena. Šis skirtumas tarp lūkesčių ir patirties vadinamas atlygio prognozavimo paklaida.
Neuroniniai įrašai parodė, kad vienas iš LH neuronų, jungiančių prie VTA, tapo aktyvus tik tada, kai gyvūnas išmoko ieškoti sacharozės atlygio, nesvarbu, ar jis faktiškai gavo atlygį. Kitas LH neuronų rinkinys, gavęs grįžtamąjį ryšį iš VTA, užkodavo atsaką į atlygį arba jo neveikimą.
Toliau Niehas dirbo su MD ir doktorantu Tye laboratorijoje Stephenu Allsopu, norėdamas modifikuoti peles taip, kad LH-VTA nervų projekcijose būtų šviesai jautrūs baltymai, kurie šviesos impulsais gali suaktyvinti ar nutildyti neuronus - tai metodas, vadinamas optogenetika. Suaktyvinus projekcijas, kompulsinis valgymas sukėlė sacharozę ir padidėjo persivalgymas pilnų pelių. Inaktyvavus šį kelią, sumažėjo priverstinis sacharozės ieškojimas, kuris panašus į priklausomybę, tačiau alkanoms pelėms netrukdė valgyti įprastą ėdalą. "Tai buvo įdomu, nes turime įrašų duomenų, parodančių, kaip vyksta šis priverstinis cukraus ieškojimas", - sako Niehas, "ir mes galime paskatinti arba nuslopinti tik priverstinį elgesį, atlikdami labai tikslius nervų grandinės pokyčius".
„Priklausomybės ligų tyrinėtojai iškėlė hipotezę, kad perėjimas nuo veiksmų prie įpročių prie prievartos yra kelias į priklausomybės formavimąsi, tačiau tiksliai, kur ir kaip tai vyksta smegenyse, buvo paslaptis“, - sako Tye, kuris taip pat yra Whiteheado karjeros plėtros profesorius. MIT smegenų ir pažinimo mokslų katedra. "Dabar mes turime įrodymų, kad šis perėjimas yra atstovaujamas LH-VTA grandinėje."
Nieh, dirbdamas su Tye laboratorijos postdoku Matthewsu, taip pat parodė, kad LH neuronai siunčia sužadinimo (glutamato) ir slopinamųjų (GABA) signalų mišinį į VTA. Tačiau, priešingai nei tikėtasi, pelių šėrimo aktyvumą sukėlė ne sužadinantys, o slopinantys signalai. Kai buvo suaktyvintos vien GABA projekcijos, pelės elgėsi keistai, grauždamos narvo dugną ir pantomimuodamos maisto grynuolio atnešimo į burną ir jo kramtymo judesius. (Jie buvo šeriami, todėl nebuvo alkani.) „Mes manome, kad glutamaterginės projekcijos reguliuoja GABAerginių projekcijų vaidmenį, nurodydamos tai, kas tinkama graužti“, - sako Nieh. „Abu komponentai turi veikti kartu, kad gautų prasmingus maitinimo signalus.
„Tai labai svarbu laukui, nes tai ne ką anksčiau nežinojome“, - sako „Bonci“, „ir turi potencialą revoliuciją, kaip mes artėjame prie gydymo, kad galėtume persivalgyti.“
Mokslininkai taip pat apibūdino heterogeninius neuronus šių projekcijų priėmimo pabaigoje VTA. Kiekvienas LH neuronų pogrupis jungiasi su dopamino ir GABA gaminančiais neuronais VTA. Dabar laboratorija tiria, kaip maitinimas ir sacharozės ieškojimas skiriasi priklausomai nuo tikslinio neurono tipo.
Šis tyrimas buvo pradėtas kaip „Tye“ „2013 NIH“ direktoriaus naujo tyrėjo apdovanojimas, kurio ilgalaikis tikslas - sukurti naują paradigmą, skirtą gydyti nutukimą, kuris galėtų būti taikomas kitiems neuropsichiatriniams sutrikimams. Papildomas finansavimas buvo gautas iš kelių viešųjų ir privačių šaltinių, įskaitant Nieh NSF absolventų mokslinių tyrimų stipendiją, integruotą neuronų sistemų stipendiją ir mokymo programą mokymosi ir atminties neurobiologijoje. Į šį darbą taip pat prisidėjo Kara N. Presbrey, Christopher A. Leppla, Romy Wichmann, Rachael Neve ir Craig P. Wildes.
Mokslininkai neapibrėžtu mastu apibrėžė neuronus, atsakingus už per didelį maisto vartojimą
By Anna Azvolinsky | Sausis 29, 2015
Dvi nepriklausomos mokslinių tyrimų grupės apibrėžė hipotalamoje esančių neuronų populiacijas, kurios yra atsakingos už stimuliavimą už maistą, bet tikriausiai nebūtinos, kad paskatintų valgyti išgyvenimui. Abi grupės šiandien paskelbė savo išvadas (sausio 29) Ląstelė.
„Tai yra dideli dokumentai, kurie pradeda apibrėžti [hipotalamo] ir specifinių neuronų rinkinių, galinčių sukelti dramatiškus elgesio rezultatus, sudėtingumą ir nevienalytiškumą“, - sakė jis. Ralph DiLeone- neunobiologas Yale universitete, kuris nedalyvavo darbe.
Naudojant optogenetiką, neurologas Garret Stuber Šiaurės Karolinos universitete Chapel Hill ir jo kolegos nustatė, kad aktyvuojant GABAerginius neuronus šoninėje hipotalamoje (LH), pelės dažniau maitinosi, o šių neuronų aktyvumas slopina peles nevalgyti perteklių. Šie neuronai buvo skirtingi nuo kitų neuronų populiacijų LH, anksčiau siejamų su mityba ir kitais elgesiu, susijusiais su atlygiu. Kai šie neuronai buvo genetiškai nuvalyti, pelės buvo mažiau motyvuotos gauti skystą kalorijų atlygį. Mokslininkai taip pat vizualizavo šimtus atskirų GABAerginių neuronų kalcio signalus laisvai judančiose pelėse, implantuodami į LH mikroendoskopus ir prijungdami miniatiūrinį fluorescencijos mikroskopą prie gyvūnų galvų. Kalcio vaizdavimas parodė skirtingas GABAerginių neuronų populiacijas, veikiančias pirmąjį maisto atlygio skonį, arba kai pelės užsikimšo savo nosis - tai ženklas, kad domina maistas, bet retai abiejų veiklų metu.
„In vivo“ kalcio vaizdavimas leidžia tyrėjams skaityti neuroninį aktyvumą didesniu mastu - tam tikruose smegenų regionuose, sakė DiLeone. Technika buvo sukurta Marko Šnicerio laboratorija Stanfordo universitete. „Prieš šešerius metus mes neturėjome nė vienos iš šių technologijų - genetinės abliacijos, optogenetikos, in vivo vaizdavimo,“ Paulius Phillipsassakė Vašingtono universiteto neurologas Mokslininkas. „Nuostabu matyti, kad Stuberio laboratorija juos sutvarkė taip, kad atsakytų į svarbius neurologijos klausimus.“
LH neuronai yra įvairūs ir žinomi kaip susiję su elgesiu, susijusiu su atlyginimais, tokiais kaip valgymas, gerimas ir lytis. Tačiau šio smegenų regiono skirtingų neuronų grupių apibūdinimas istoriškai buvo iššūkis. „Elektros stimuliacijos išvados jau buvo daugiau nei 30 metų, tačiau mes nežinojome, kokie neuronai buvo stimuliuojami ir ar su maitinimu susiję neuronai yra iš LH arba tie, kurie tik praeina iki optogenetikos metodų tapo prieinama “, - sakė jis Roy Wise- Nacionalinis narkotikų vartojimo instituto neurologas, kuris nedalyvavo darbe.
„Neurologijos srityje yra įspūdžių in vivo vaizdavimui, nes tai leidžia mums pirmą kartą ištirti veikimo modelius molekuliškai apibrėžtose neuronų grupėse“, - pridūrė Stuberis.
Antrame tyrime, kuriam vadovavo MIT neurologas Kay Tye, mokslininkai nustatė dvi skirtingas neuronų populiacijas grandinėje, jungiančioje LH ir vidurio smegenų ventralinę tegmentalinę sritį (VTA), kuri yra žinoma dėl savo atlygio apdorojimo funkcijos. Ar šių LH-VTA projekcijų neuronai reaguoja į patį cukrų, ar į cukraus gavimo veiksmą, nebuvo žinoma, sakė tyrimo bendraautorė Edward Nieh, absolventas Tye laboratorijoje. „Dabar mes žinome, kad yra neuronų grupių, reaguojančių į skirtingus užuominas - paimant [cukrų] ir į [cukrų]“.
Naudojant optogenetikos metodo variantą, komanda specialiai nukreipė tik į LH neuronus, kurie susieti su VTA. Nagrinėdama laisvai judančias peles, komanda nustatė, kad neuronai, jungiantys LH su VTA, buvo aktyvuoti per cukraus atlygį, nepriklausomai nuo to, ar buvo gautas atlygis. Šios grandinės slopinimas sumažino tik kompulsinį cukraus ieškojimą, o ne įprastą šėrimo elgesį šiose pelėse. Stimuliuojant tik GABAerginius neuronus šioje grandinėje atsirado neįprastas elgesys: gyvūnai gniuždavo prie grindų arba tuščios vietos jų narvuose, kai nebuvo maisto. Ir stimuliuojant šiuos neuronus taip pat atsirado klasikinis kompulsinis elgesys įveikti bausmę - elektrinius sukrėtimus -, kad pasiektumėte cukraus atlygį, ir padidėjo kompulsinis persivalgymas.
„Mes galime sumažinti kompulsinį sacharozės ieškojimą, bet neturime įtakos jų normaliam maitinimui“, - sakė Nieh. „Tai svarbu, nes gydant kompulsinį valgymo elgesį mes tik norime sustabdyti nesveikas valgymo dalis ir išlaikyti normalų valgymą.“
„Yra aiškus taikymas maitinimo sutrikimams ir galbūt piktnaudžiavimui narkotikais ir azartiniais lošimais, nes tai gali būti bendras kelias, kuris suaktyvina tokį elgesį“, - sakė Phillipsas.
El. Laiške Mokslininkas„Tye“ teigė, kad laboratorija dabar stengiasi geriau apibrėžti neuroninį parašą troškimui, kuris galėtų būti aptiktas realiu laiku, kad būtų išvengta kompulsinių persivalgymo ir kitų priklausomybės veiksmų prieš pradedant.
JH Jennings ir kt., „Hipotalaminės tinklo dinamikos vaizdavimas apetitiniam ir sonsummatiniam elgesiui“, Ląstelė, doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.026, 2015.
EH Nieh et al., „Dekoduojant neuronines grandines, kontroliuojančias kompulsinį sacharozę“, Ląstelė, doi.org/10.1016/j.cell.2015.01.003, 2015.
;