КОМЕНТАРИ: Две историски студии кои демонстрираат дека постојат посебни кола за компулсивна потрошувачка на шеќер - или како што ја нарекува YBOP, механизам за логирање' Отсекогаш се сметало дека зависностите во однесувањето произлегуваат само измени на „нормалните кола“. Додека тоа навистина се случи, сега е очигледно дека постојат и одделни „кола за надминување“.
Ова има еволутивна смисла. Тоа е начин да се поттикне животното да се консумира прекумерно кога е достапна храна. Овие кола произлегуваат од хипоталамусот, кој е исто така и најголемиот контролен регион за сексуално однесување, либидо и ерекција. Не се сомневам дека цицачите имаат „кружни кола“ за секс, како и храна. Репродукцијата е најголем приоритет на нашите гени и можности за парење, обично помалку и подалеку од можностите за јадење.
Декодирање на зависност од шеќер
Заедно, дебелината и дијабетесот Тип 2 се рангираат меѓу најголемите здравствени проблеми на нашата нација и тие во најголем дел се резултат на она што многумина го нарекуваат „зависност“ на шеќерот. Но, решавањето на овој проблем е покомплицирано од решавањето на зависноста од дрога, затоа што се бара намалување на нагонот за јадење нездрава храна без да се влијае на желбата да се јаде здрава храна кога е гладен.
Во нов труд во Мобилен, невронаучниците од МИТ ги одврзаа овие два процеса кај глувци и покажаа дека инхибирањето на претходно непознатото мозочно коло кое ја регулира компулсивната потрошувачка на шеќер не се меша во здравата исхрана.
„За прв пат, идентификувавме како мозокот кодира компулсивно барање шеќер и исто така покажавме дека се чини дека се разликува од нормалното, адаптивно јадење“, вели високиот автор Кеј Тај, главен истражувач во Институтот за учење Пикауер и Меморија кои претходно развија нови техники за проучување на мозочното коло кај зависностите и вознемиреноста. „Треба да го проучиме ова коло во повеќе длабочини, но нашата крајна цел е да развиеме безбедни, неинвазивни пристапи за да ги избегнеме несоодветните однесувања во исхраната, прво кај глувците и на крајот кај луѓето“.
Зависноста од дрога се дефинира како принудно барање дрога и покрај неповолните последици на училиште, работа или дома. Зависните зависности го „киднапираат“ мозокот како природен центар за обработка на награди, вентралната тегментална област (ВТА). Но, храната е природна награда и, за разлика од лекот, е неопходна за опстанок, па затоа е нејасно дали прејадувањето е резултат на слична принуда или од нешто друго.
„Оваа студија претставува, според мое мислење, одличен чекор напред во разбирањето на многу сложените аспекти на однесувањето при хранење“, вели Антонело Бончи, научен директор во Националниот институт за злоупотреба на дрога, кој не беше вклучен во истражувањето. „Иако во минатото имало многу одлични студии, гледајќи на компулсивно придвижување на нарушувања во употреба на супстанции, ова е првпат студијата да оди многу длабоко и сеопфатно во истите аспекти за компулсивно однесување на хранење. Од гледна точка на преводот, извонредниот мултидисциплинарен пристап користен во оваа студија донесе многу возбудлив наод: дека компулсивната потрошувачка на шеќер е посредувана од различно нервно коло отколку физиолошко, здраво јадење “.
За студијата, Тај и нејзиниот дипломиран студент Едвард Ние се фокусирале на врските помеѓу ВТА и страничниот хипоталамус (ЛХ), кој го контролира хранењето. Но, бидејќи LH исто така контролира разновидни други однесувања и се поврзува со повеќе други региони на мозокот, никој сè уште немал изолирано коло за хранење и обработка на награди. Тај и Нија први ги идентификувале и карактеризирале само ЛН-невроните кои се поврзуваат со ВТА и ги снимиле нивните природни активности што се случуваат на парчиња мозок, со помош на illилијан Метјус, пред да се преселат во експерименти со животни. Електродите ја снимија активноста на овие идентификувани неврони за време на однесувањето на животните.
Глувците природно сакаат сахароза - слично на луѓето што сакаат газирани пијалаци - така што Ние обучувал глувци да бараат сахароза на пристаништето за испорака кога слушнале и виделе знак. Откако глувците научиле да предвидат награда за сахароза по знак, тој случајно ја задржал наградата околу половина од времето - горко разочарување. Други пати, глувците неочекувано добиле награда за сахароза без никакво предвидување - сладок изненадување. Оваа разлика помеѓу очекувањето и искуството се нарекува грешка во предвидување на наградата.
Нурните снимки покажаа дека еден вид LH неврони кои се поврзуваат со ВТА само стана активен откако животното научило да бара награда за сахароза, без разлика дали таа всушност ја добила наградата. Друг пакет на LH неврони, по добивањето на повратни информации од ВТА, го кодираше одговорот на наградата или на неговиот пропуст.
Следно, Них работеше со студент на доктор по медицина и доктор во лабораторијата на Тај, Стивен Алсоп, за да ги модифицира глувците така што нервните проекции на LH-VTA носат протеини чувствителни на светлина што можат да активираат или замолчуваат неврони со импулси на светлина, метод наречен оптогенетика. Активирањето на проекциите доведе до присилно јадење сахароза и зголемено прејадување кај глувци што биле полни. Инактивирање на оваа патека го намали присилното барање сахароза што наликува на зависност, но не спречи глувци кои беа гладни да јадат редовна храна. „Тоа беше возбудливо затоа што имаме податоци за снимање за да покажеме како се случува ова принудно барање шеќер“, вели Ние, „и можеме да го возиме или потиснеме само присилното однесување правејќи многу прецизни промени во нервниот круг“.
„Истражувачите на зависности претпоставија дека преминот од дејства кон навики кон присила е патот кон формирање зависност, но точно каде и како тоа се случува во мозокот е мистерија“, вели Тај, кој е исто така асистент професор за развој на кариера во Вајтхед во Одделот за мозок и когнитивни науки на МИТ. „Сега имаме докази кои покажуваат дека оваа транзиција е претставена во колото LH-VTA.”
Них, соработувајќи со Метјуз, пост-доктор во лабораторијата Тај, исто така, покажа дека LH невроните испраќаат мешавина од возбудливи (глутамат) и инхибиторни (ГАБА) сигнали до ВТА. Но, спротивно на очекувањето, токму инхибиторните сигнали, а не возбудливите, ја активираа активноста на хранење кај глувците. Кога биле активирани само проекциите на ГАБА, глувците се однесувале бизарно, гризајќи го дното на кафезот и пантомимирајќи ги движењата да донесете грутка храна до устата и да ја џвакате. (Тие беа нахранети, па затоа не беа гладни.) „Сметаме дека глутаматергичните проекции ја регулираат улогата на ГАБАергиските проекции, насочувајќи го она што е соодветно да се гриза“, вели Није. „Двете компоненти мора да работат заедно за да добијат значајни сигнали за хранење“.
„Ова е многу важно за теренот, бидејќи тоа е нешто што не знаевме порано“, вели Бончи, „и има потенцијал да го револуционизира начинот на кој пристапуваме кон третман на компулсивно прејадување“.
Истражувачите исто така ги карактеризираа хетерогените неврони на крајот на прием на овие проекции во ВТА. Секој подмножество на LH невроните се поврзува со невроните кои произведуваат допамин и ГАБА во ВТА. Во лабораторијата сега се испитува како однесувањето на хранење и сахароза се разликуваат врз основа на целниот тип на неврон.
Ова истражување беше иницирано како дел од наградата Нов иследник за директорот на Ти, 2013 NIH, со долгорочна цел да се воспостави нова парадигма за третирање на дебелината која може да се примени и за други невропсихијатриски нарушувања. Дополнително финансирање дојде од повеќе јавни и приватни извори, вклучително и стипендии за постдипломски истражувања на Nieh NSH, стипендија за интегративни невронски системи и Програма за обука во невробиологијата на учење и меморија. Во оваа работа придонесоа и Кара Н. Пресбреј, Кристофер А. Лепла, Роми Вихман, Рачаел Неве и Крег П. Вајлдс, сите членови на Институтот Пикавер.
Научниците дефинираа неврони одговорни за прекумерна потрошувачка на храна на невидено ниво на детали
By Ана Азволински | Јануари 29, 2015
Два независни истражувачки тимови имаат дефинирано популации на неврони во хипоталамусот кои се одговорни за стимулација на храна како награда, но веројатно нема да бидат неопходни за поттикнување на јадење за опстанок. И двете групи ги објавија своите наоди денес (јануари 29) во Мобилен.
„Овие се големи документи кои започнуваат да ја дефинираат комплексноста и хетерогеноста на [хипоталамусот] и специфичните групи на неврони кои можат да произведат драматични резултати во однесувањето“, рече Ралф ДиЛеоне, невробиолог од универзитетот Јеил кој не беше вклучен во работата.
Користејќи оптогенетика, неврологија Гарет Штубер на Универзитетот во Северна Каролина, Чапел Хил и неговите колеги откриле дека активирањето на ГАБАергичните неврони во рамките на латералниот хипоталамус (ЛХ) довело до тоа глувците почесто да се хранат, додека ја инхибираат активноста на овие неврони ги мотивирале глувците да не јадат во вишок. Овие неврони беа различни од другите невронски популации во LH претходно вмешани во јадење и други однесувања поврзани со награда. Кога овие неврони биле генетски намалени, глувците биле помалку мотивирани да добијат награда за калории. Научниците исто така визуелизирале калциумско сигнализирање на стотици индивидуални ГАБАергични неврони одеднаш кај глувци со слободно движење со вградување микроендоскопи во LH и приложување минијатуиран флуоресцентен микроскоп на главата на животните. Сликата со калциум покажала различна популација на ГАБАергични неврони активни по првиот вкус на награда за храна или кога глувците им пикнале носот - знак на интерес за храната - но ретко во текот на двете активности.
Ин виво сликата со калциум им овозможува на истражувачите да читаат невронски активности во поголеми размери - во специфични региони на мозокот, рече ДиЛеоне. Техниката е развиена од Лабораторијата на Марк Шницер на универзитетот Стенфорд. „Пред шест години, немавме ниту една од овие технологии - генетска аблација, оптгенетика, ин виво сликарство“, Пол Филипс, изјави за невронаучник од Универзитетот во Вашингтон Научникот. „Неверојатно е да се види дека лабораторијата Stuber ги става овие заедно чисто за да одговори на важни прашања во врска со неврологијата“.
Невроните на ЛХ се разновидни и се знае дека се вклучени во однесувања поврзани со награда, како што се јадење, пиење и секс. Но, карактеризирањето на различните подпопулации на невроните во овој мозочен регион е историски предизвик. „Имаме наоди за електрична стимулација повеќе од 30 години, но не знаевме [кои неврони] ги стимулиравме и дали невроните поврзани со хранење се од LH или оние што штотуку минуваат сè додека не се техники на оптогенетика стана достапен “, рече Рој мудри, невронски научник во Националниот институт за злоупотреба на дрога, кој не беше вклучен во работата.
„Во областа на невронаука има возбуда за ин виво сликање затоа што ни овозможува, за прв пат, да ги проучуваме обрасците на активност во рамките на молекуларно дефинирани субпопулации на невроните“, додаде Штубер.
Во втората студија, предводена од невронаучник МИТ Kay Tye, истражувачите идентификуваа две различни невронски популации во колото што ги поврзува LH и вентралната тегментална област на средниот мозок (VTA), што е познато по својата функција за обработка на награди. Дали невроните во овие LH-VTA проекции реагираат на самиот шеќер или на чинот на добивање шеќер не беше познато, рече коавтор на студијата Едвард Нија, дипломиран студент во лабораторијата на Тије. „Сега знаеме дека има субпопулации на неврони кои реагираат на различни индиции - земање на [шеќерот] и на самиот [шеќер]”.
Користејќи варијација на оптхенетиката техника, тимот специјално насочил само кон невроните во LH кои водат до ВТА. Испитувајќи глувци кои се движат слободно, тимот открил дека невроните што го поврзуваат ЛХ со ВТА се активирале за време на чинот на барање награда за шеќер, независно од тоа дали е добиена наградата. Инхибиција на ова коло го намали само компулсивното барање шеќер - не нормално однесување на хранење - кај овие глувци. Стимулирајќи ги само ГАБАергичните неврони во ова коло произведоа невообичаени однесувања: животните кои се заковаа на подот или на празен простор во нивните кафези кога немаше храна. И стимулирањето на овие неврони, исто така, резултираше во класично компулсивно однесување на надминување на казната - електрични удари - за да се добие шеќерната награда и зголемено компулсивно прејадување.
„Можеме да го намалиме принудното барање на сахароза, но да не влијаеме на нивното нормално хранење“, рече Нија. „Ова е важно затоа што за лекување на компулсивно однесување во исхраната, ние само сакаме да ги запреме нездравите делови на јадење и да ја одржуваме нормалната исхрана непроменети“.
„Постои јасна примена за нарушувања во исхраната и можеби злоупотреба на дрога и коцкање затоа што може да биде вообичаена патека што ги активира ваквите однесувања“, рече Филипс.
Во е-пошта до Научникот, Тај рече дека нејзината лабораторија сега работи на подобро дефинирање на невронскиот потпис за копнеж што може да се открие во реално време за да се развијат интервенции за да се запре компулсивно прејадување и други зависни однесувања пред да започнат.
H.Х. ennенингс и др., „Визуелизирање на динамиката на хипоталамалната мрежа за апетитивно и сонсуматско однесување“, Мобилен, doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.026, 2015.
ЕХ Ние и др., „Декодирање на нервните кола што го контролираат барањето на компулсивна сахароза“, Ќелија, doi.org/10.1016/j.cell.2015.01.003, 2015.
;