Circuitele creierului care declanșează supraalimentarea au fost identificate
Septembrie 26, 2013 în Neuroscience
Lucrarea lui Jennings și a colegilor identifică un circuit neuronal care stă la baza comportamentului hrănirii la șoareci. Folosind optogenetics pentru a viza acest circuit neuronale, cercetatorii au fost capabili de a conduce si inhiba comportamentul de alimentare, respectiv, in moduri surprinzatoare, inclusiv pentru a stimula hrana in soareci bine alimentate si pentru a inhiba hrana in soareci foame. Această imagine ilustrează modul în care stimularea circuitului neuronal identifică cercetătorii provocați de hrănire la șoareci ale căror cerințe energetice au fost deja îndeplinite. Credință: Josh Jennings
Lucrarea lui Jennings și a colegilor identifică un circuit neuronal care stă la baza comportamentului hrănirii la șoareci. Folosind optogenetics pentru a viza acest circuit neuronale, cercetatorii au fost capabili de a conduce si inhiba comportamentul de alimentare, respectiv, in moduri surprinzatoare, inclusiv pentru a stimula hrana in soareci bine alimentate si pentru a inhiba hrana in soareci foame. Această imagine ilustrează modul în care stimularea circuitului neuronal identifică cercetătorii provocați de hrănire la șoareci ale căror cerințe energetice au fost deja îndeplinite. Credință: Josh Jennings
În urmă cu șaizeci de ani, oamenii de știință ar putea stimula electric o regiune a creierului unui șoarece, determinând mâncarea șoarecelui, chiar dacă îi este foame sau nu. Acum, cercetătorii de la Școala de Medicină UNC au identificat conexiunile celulare precise responsabile de declanșarea acestui comportament. Constatarea, publicată pe 27 septembrie în jurnal Ştiinţă, dă o perspectivă asupra unei cauze a obezității și ar putea duce la tratamente pentru anorexie, bulimia nervoasă și tulburarea de a consuma cheaguri - cea mai răspândită tulburare de alimentație din Statele Unite.
„Studiul subliniază că obezitatea și alte tulburări de alimentație au bază neurologică”, A declarat autorul principal al studiului, Garret Stuber, dr., Profesor asistent în departamentul de psihiatrie și departamentul de biologie celulara și fiziologie. Este, de asemenea, membru al UNC Neuroscience Center. „Cu un studiu suplimentar, am putea afla cum să reglăm activitatea celulelor dintr-o anumită regiune a creierului și să dezvoltăm tratamente”.
Cynthia Bulik, distinsă profesoară a tulburărilor de alimentație la Școala de Medicină UNC și la Școala de Sănătate Publică Globală Gillings, a declarat: „Munca lui Stuber se reduce la exactitate mecanismele biologice care stimulează consumul excesiv și ne vor îndepărta de explicațiile stigmatizante care invocă vina și lipsa de voință. ” Bulik nu a făcut parte din echipa de cercetare.
Înapoi în 1950, când oamenii de știință au stimulat electric o regiune a creierului numită hipotalamus lateral, știau că stimulează multe tipuri diferite de celule cerebrale. Stuber dorea să se concentreze asupra unui neuron celular tip-gaba din nucleul patului stria terminalis sau BNST. BNST este un excursie a amigdala, partea creierului asociată emoției. BNST formează, de asemenea, o punte între amigdala și hipotalamus lateral, regiunea creierului care conduce funcții primare, cum ar fi mâncarea, comportamentul sexual și agresiunea.
Neuronii BNST gaba au un corp celular și o fâșie lungă cu sinapse ramificate care transmit semnale electrice în hipotalamus lateral. Stuber și echipa sa au dorit să stimuleze aceste sinapse folosind o tehnică optogenetică, un proces implicat care l-ar permite să stimuleze celulele BNST pur și simplu prin strălucirea luminii asupra sinapselor lor.
De obicei, celule nervoase nu răspunde la lumină. Deci, echipa lui Stuber a folosit proteine modificate genetic - din alge - care sunt sensibile la lumină și au folosit viruși modificate genetic pentru a le livra în creierul șoarecilor. Aceste proteine sunt apoi exprimate numai în celulele BNST, inclusiv în sinapsele care se conectează la hipotalamus.
Echipa lui a implantat apoi cabluri cu fibre optice în creierul acestor șoareci special concepuți, ceea ce a permis cercetătorilor să strălucească lumina prin cabluri și pe sinapsele BNST. De îndată ce lumina a atins semnalele BNST, șoarecii au început să mănânce cu voioșie, chiar dacă au fost deja hrăniți. Mai mult, șoarecii au arătat o preferință puternică pentru alimentele bogate în grăsimi.
„În esență, ar consuma până la jumătate din aportul caloric zilnic în aproximativ 20 de minute”, a spus Stuber. „Acest lucru sugerează că această cale BNST ar putea juca un rol în consumul de alimente și în condițiile patologice, cum ar fi consumul excesiv de consum”.
Stimularea BNST, de asemenea, a condus soarecii sa manifeste comportamente asociate cu recompensa, sugerand ca lumina stralucitoare pe celulele BNST a imbunatatit placerea de a manca. Pe de altă parte, oprirea căii BNST a determinat șoarecii să manifeste puțin interes în a mânca, chiar dacă au fost lipsiți de hrană.
„Am reușit să intrăm cu adevărat în conexiunea precisă a circuitului neuronal care a cauzat acest fenomen care a fost observat de mai bine de 50 de ani”, a spus Stuber.
Studiul, care utilizează tehnologiile evidențiate în noua inițiativă a Institutului Național de Cercetare a Sănătății, sugerează că instalarea defectuoasă în celulele BNST ar putea interfera cu indicii de foame sau de sațietate și ar putea contribui la tulburările de alimentație umană, determinând oamenii să mănânce chiar și atunci când sunt plini sau evitați alimente atunci când le este foame. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a determina dacă ar fi posibil să se dezvolte medicamente care să corecteze un circuit BNST defect.
„Vrem să observăm de fapt funcția normală a acestor tipuri de celule și modul în care declanșează semnale electrice atunci când animalele sunt hrănite sau înfometate”, a spus Stuber. „Vrem să le înțelegem caracteristicile genetice - ce gene sunt exprimate. De exemplu, dacă găsim celule care devin cu adevărat activate după consumul excesiv, putem să ne uităm la profilul de expresie genică pentru a afla ce face ca aceste celule să fie unice din alți neuroni. ”
Și, a spus Stuber, ar putea duce la potențiale ținte pentru medicamente pentru a trata anumite populații de pacienți tulburari de alimentatie.
Mai multe informații: „Arhitectura circuitului inhibitor al hipotalamusului lateral orchestrează hrănirea”, de JH Jennings și colab. Ştiinţă, 2013.
Furnizat de Universitatea din Carolina de Nord Health Care
;
