Circuito cerebral que desencadeia excessos identificados
Setembro 26th, 2013 em Neurociências
O trabalho de Jennings e colegas identifica um circuito neural subjacente ao comportamento alimentar em ratos. Usando optogenética para direcionar este circuito neural, os pesquisadores foram capazes de dirigir e inibir o comportamento alimentar, respectivamente, de formas surpreendentes, incluindo para estimular a alimentação em camundongos bem alimentados e para inibir a alimentação em ratos famintos. Esta imagem em particular mostra como a estimulação do circuito neural que os pesquisadores identificaram provocou a alimentação em ratos cujas necessidades de energia já haviam sido atendidas. Crédito: Josh Jennings
O trabalho de Jennings e colegas identifica um circuito neural subjacente ao comportamento alimentar em ratos. Usando optogenética para direcionar este circuito neural, os pesquisadores foram capazes de dirigir e inibir o comportamento alimentar, respectivamente, de formas surpreendentes, incluindo para estimular a alimentação em camundongos bem alimentados e para inibir a alimentação em ratos famintos. Esta imagem em particular mostra como a estimulação do circuito neural que os pesquisadores identificaram provocou a alimentação em ratos cujas necessidades de energia já haviam sido atendidas. Crédito: Josh Jennings
Sessenta anos atrás, os cientistas podiam estimular eletricamente uma região do cérebro de um rato, fazendo-o comer, quer estivesse com fome ou não. Agora, pesquisadores da Escola de Medicina da UNC identificaram as conexões celulares precisas responsáveis por desencadear esse comportamento. A descoberta, publicada em 27 de setembro na revista Ciência, fornece informações sobre a causa da obesidade e pode levar a tratamentos para anorexia, bulimia nervosa e transtorno da compulsão alimentar periódica - o transtorno alimentar mais prevalente nos Estados Unidos.
“O estudo ressalta que a obesidade e outros distúrbios alimentares têm uma base neurológica, ”Disse o autor sênior do estudo Garret Stuber, PhD, professor assistente no departamento de psiquiatria e departamento de biologia Celular e fisiologia. Ele também é membro do UNC Neuroscience Center. “Com um estudo mais aprofundado, poderíamos descobrir como regular a atividade das células em uma região específica do cérebro e desenvolver tratamentos.”
Cynthia Bulik, Distinguida Professora de Distúrbios Alimentares da UNC School of Medicine e da Gillings School of Global Public Health, disse: “O trabalho de Stuber vai até o ponto preciso mecanismos biológicos que leva à compulsão alimentar e nos afastará de explicações estigmatizantes que invocam culpa e falta de força de vontade. Bulik não fazia parte da equipe de pesquisa.
Nos 1950s, quando os cientistas estimulavam eletricamente uma região do cérebro chamada hipotálamo lateral, eles sabiam que estavam estimulando muitos tipos diferentes de células cerebrais. Stuber queria se concentrar em um tipo de célula - os neurônios gaba no núcleo do leito da estria terminal, ou BNST. O BNST é um afloramento do amígdala, a parte do cérebro associada à emoção. O BNST também forma uma ponte entre a amígdala e o hipotálamo lateral, a região do cérebro que comanda funções primitivas como comer, comportamento sexual e agressão.
Os neurônios gaba do BNST possuem um corpo celular e uma cadeia longa com sinapses ramificadas que transmitem sinais eléctricos no hipotálamo lateral. Stuber e sua equipe queriam estimular essas sinapses usando uma técnica optogenética, um processo envolvido que permitia que ele estimulasse as células do BNST simplesmente por esclarecer suas sinapses.
Tipicamente, células cerebrais não responda à luz. Então, a equipe de Stuber usou proteínas geneticamente modificadas - de algas - que são sensíveis à luz e usou vírus geneticamente modificados para entregá-los ao cérebro de camundongos. Essas proteínas, então, são expressas apenas nas células BNST, inclusive nas sinapses que se conectam ao hipotálamo.
Sua equipe então implantou cabos de fibra ótica no cérebro desses camundongos especialmente criados, e isso permitiu aos pesquisadores iluminar os cabos e as sinapses da BNST. Assim que a luz atingiu a sinapse do BNST, os ratos começaram a comer vorazmente, embora já estivessem bem alimentados. Além disso, os ratos mostraram uma forte preferência por alimentos ricos em gordura.
“Eles comeriam basicamente metade de sua ingestão calórica diária em cerca de 20 minutos”, disse Stuber. “Isso sugere que essa via do BNST pode desempenhar um papel no consumo de alimentos e em condições patológicas, como a compulsão alimentar.”
Estimular o BNST também levou os ratos a exibir comportamentos associados à recompensa, sugerindo que a luz brilhante nas células BNST aumentava o prazer de comer. Por outro lado, o fechamento do caminho da BNST fez com que os camundongos mostrassem pouco interesse em comer, mesmo se tivessem sido privados de comida.
“Conseguimos realmente localizar a conexão precisa do circuito neural que estava causando esse fenômeno, observado há mais de 50 anos”, disse Stuber.
O estudo, que usa tecnologias destacadas nos novos Institutos Nacionais de Iniciativa de Saúde do Cérebro, sugere que falhas na fiação das células BNST podem interferir com sinais de fome ou saciedade e contribuir para distúrbios alimentares humanos, levando as pessoas a comer mesmo quando estão cheias ou a evitar comida quando estão com fome. Mais pesquisas são necessárias para determinar se seria possível desenvolver drogas que corrigissem um circuito BNST com defeito.
“Queremos realmente observar a função normal desses tipos de células e como eles disparam sinais elétricos quando os animais estão se alimentando ou com fome”, disse Stuber. “Queremos entender suas características genéticas - quais genes são expressos. Por exemplo, se encontrarmos células que se tornam realmente ativadas após a compulsão alimentar, podemos olhar para o perfil de expressão do gene para descobrir o que torna essas células únicas de outros neurônios. ”
E isso, Stuber disse, poderia levar a alvos potenciais de drogas para tratar certas populações de pacientes com distúrbios alimentares.
Mais informação: “A arquitetura do circuito inibitório da alimentação das orquestras do hipotálamo lateral”, de JH Jennings et al. Ciência 2013.
Fornecido pela University of North Carolina Health Care
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