Litar otak yang mencetuskan makan berlebihan dikenalpasti
September 26th, 2013 dalam Neurosains
Kerja-kerja Jennings dan rakan-rakan mengenal pasti litar saraf yang mendasari tingkah laku makan pada tikus. Menggunakan optogenetik untuk mensasarkan litar neural ini, para penyelidik dapat memandu dan menghalang tingkah laku makan, masing-masing, dalam cara yang mengejutkan, termasuk untuk merangsang pemakanan dalam tikus yang diberi makan dan untuk menghalang pemakanan dalam tikus lapar. Imej tertentu ini memperlihatkan bagaimana rangsangan litar neural yang ditemui oleh para penyelidik untuk memberi makan pada tikus yang keperluan tenaganya telah dipenuhi. Kredit: Josh Jennings
Kerja-kerja Jennings dan rakan-rakan mengenal pasti litar saraf yang mendasari tingkah laku makan pada tikus. Menggunakan optogenetik untuk mensasarkan litar neural ini, para penyelidik dapat memandu dan menghalang tingkah laku makan, masing-masing, dalam cara yang mengejutkan, termasuk untuk merangsang pemakanan dalam tikus yang diberi makan dan untuk menghalang pemakanan dalam tikus lapar. Imej tertentu ini memperlihatkan bagaimana rangsangan litar neural yang ditemui oleh para penyelidik untuk memberi makan pada tikus yang keperluan tenaganya telah dipenuhi. Kredit: Josh Jennings
Enam puluh tahun yang lalu para saintis secara elektrik dapat merangsang kawasan otak tikus yang menyebabkan tikus itu makan, sama ada lapar atau tidak. Sekarang penyelidik dari UNC School of Medicine telah menunjukkan hubungan selular yang tepat yang bertanggungjawab untuk mencetuskan tingkah laku itu. Penemuan itu, diterbitkan pada 27 September di jurnal Sains/Ilmu, memberi pemahaman tentang penyebab obesiti dan boleh menyebabkan rawatan untuk anoreksia, bulimia nervosa, dan gangguan makan pesta-gangguan makan yang paling lazim di Amerika Syarikat.
"Kajian ini menekankan bahawa kegemukan dan gangguan makan lain mempunyai asas neurologi, ”Kata pengarang kajian kanan Garret Stuber, PhD, penolong profesor di jabatan psikiatri dan jabatan biologi sel dan fisiologi. Dia juga ahli Pusat Neurosains UNC. "Dengan penelitian lebih lanjut, kami dapat mengetahui bagaimana mengatur aktivitas sel di wilayah otak tertentu dan mengembangkan perawatan."
Cynthia Bulik, Profesor Gangguan Makan di Sekolah Perubatan UNC dan Sekolah Gillings Kesihatan Awam Global, berkata, "Pekerjaan Stuber meneliti tepat mekanisme biologi yang mendorong makan berlebihan dan akan membawa kita menjauhkan diri dari penjelasan stigmatik yang mengundang kesalahan dan kekurangan kemahuan. Bulik bukan sebahagian daripada pasukan penyelidik.
Kembali ke 1950s, ketika ahli sains secara elektrik merangsang kawasan otak yang disebut hipotalamus lateral, mereka tahu bahwa mereka merangsang banyak jenis sel otak. Stuber ingin memberi tumpuan kepada satu neuron jenis-jenis sel di dalam nukleus katil stria terminalis, atau BNST. BNST adalah penyebaran amygdala, bahagian otak yang berkaitan dengan emosi. BNST juga membentuk jambatan antara amygdala dan hipothalamus lateral, kawasan otak yang memacu fungsi primal seperti makan, tingkah laku seksual, dan pencerobohan.
Neuron BNB mempunyai badan sel dan jaring panjang dengan sinapsis bercabang yang dihantar isyarat elektrik ke dalam hipothalamus lateral. Stuber dan pasukannya mahu merangsang sinapsinya dengan menggunakan teknik optogenetik, satu proses yang terlibat yang membolehkan dia merangsang sel-sel BNST hanya dengan menyinari cahaya pada sinapsinya.
Biasanya, sel otak jangan bertindak balas terhadap cahaya. Oleh itu pasukan Stuber menggunakan protein rekayasa genetik - dari alga - yang sensitif terhadap cahaya dan menggunakan virus yang direkayasa secara genetik untuk menyebarkannya ke otak tikus. Protein tersebut kemudian dinyatakan hanya dalam sel BNST, termasuk dalam sinapsis yang bersambung dengan hipotalamus.
Pasukannya kemudiannya memasang kabel optik serat dalam otak tikus yang dibesarkan khas, dan ini membolehkan penyelidik untuk menerangi cahaya melalui kabel dan ke sinaps BNST. Sebaik sahaja cahaya melanda BNST menyinari tikus mula makan dengan nafsu walaupun mereka telah diberi makan dengan baik. Lebih-lebih lagi, tikus menunjukkan keinginan yang kuat untuk makanan tinggi lemak.
"Pada dasarnya mereka akan memakan sehingga setengah pengambilan kalori harian mereka dalam masa kira-kira 20 minit," kata Stuber. "Ini menunjukkan bahawa laluan BNST ini dapat berperanan dalam penggunaan makanan dan keadaan patologi seperti makan berlebihan."
Merangsang BNST juga membawa tikus untuk mempamerkan tingkah laku yang berkaitan dengan ganjaran, menunjukkan bahawa cahaya bersinar pada sel BNST meningkatkan keseronokan makan. Di sisi lain, menutup laluan BNST menyebabkan tikus menunjukkan sedikit minat untuk makan, walaupun mereka telah kehilangan makanan.
"Kami dapat benar-benar melakukan hubungan litar saraf yang tepat yang menyebabkan fenomena ini diperhatikan selama lebih dari 50 tahun," kata Stuber.
Kajian yang menggunakan teknologi yang digariskan dalam Inisiatif Brain Institut Kesihatan Kebangsaan yang baru, menunjukkan bahawa pendawaian yang salah dalam sel BNST boleh mengganggu isyarat lapar atau ketenangan dan menyumbang kepada gangguan makan manusia, memimpin orang untuk makan walaupun mereka penuh atau untuk mengelakkan makanan apabila mereka lapar. Kajian lanjut diperlukan untuk menentukan sama ada ia mungkin untuk membangunkan ubat yang membetulkan litar BNST yang tidak berfungsi.
"Kami ingin benar-benar memerhatikan fungsi normal jenis sel ini dan bagaimana mereka menyalakan isyarat elektrik ketika haiwan sedang makan atau lapar," kata Stuber. "Kami ingin memahami ciri genetik mereka - gen apa yang dinyatakan. Sebagai contoh, jika kita menjumpai sel-sel yang benar-benar diaktifkan setelah makan, bolehkah kita melihat profil ekspresi gen untuk mengetahui apa yang menjadikan sel-sel itu unik dari neuron lain. "
Dan itu, Stuber berkata, boleh menyebabkan sasaran yang berpotensi untuk ubat untuk merawat populasi pesakit tertentu gangguan makan.
Maklumat lanjut: "Arkitek Inhibitory Circuit of Lateral Hypothalamus Orchestrates Feeding," oleh JH Jennings et al. Sains/Ilmu, 2013.
Disediakan oleh Penjagaan Kesihatan University of North Carolina
;