КОМЕНТАРИ: Двије значајне студије које показују да постоје одвојени кругови за компулзивну конзумацију шећера - или како га ИБОП назива, бинге механизам'. Одувек се мислило да зависности од понашања произлазе из само промене „нормалних кола“. Иако се то дешава, сада је очигледно да постоје и одвојени „прекомјерни кругови“.
Ово има еволутивни смисао. То је начин да наговорите животињу да прекомерно конзумира храну када је доступна. Ови кругови потичу од хипоталамуса, који је уједно и главна контролна регија за сексуално понашање, либидо и ерекцију. Не сумњам да сисари имају "претјеране кругове" за секс, као и храну. Репродукција је главни приоритет наших гена и могућности парења обично су мање и веће од могућности једења.
Декодирање зависности од шећера
Заједно, гојазност и тип КСНУМКС дијабетеса спадају међу највеће здравствене проблеме наше земље, и углавном су резултат онога што многи називају "зависношћу" од шећера. Међутим, решавање овог проблема је сложеније од решавања проблема зависности од дроге, јер захтева смањење напора да се једе нездрава храна без утицаја на жељу да се једе здрава храна када је гладна.
У новом папиру Ћелија, неурознанственици са МИТ-а су открили ова два процеса код мишева и показали да инхибирање претходно непознатог можданог круга који регулише принудну потрошњу шећера не омета здраву исхрану.
"По први пут смо идентификовали како мозак кодира принудно тражење шећера, а такође смо показали да се чини да се разликује од нормалног, адаптивног исхране", каже старији аутор Каи Тие, главни истраживач у Пицовер институту за учење и Меморија која је претходно развила нове технике за проучавање можданих склопова у зависности и анксиозности. "Потребно је дубље проучити овај круг, али наш крајњи циљ је да развијемо сигурне, неинвазивне приступе за спречавање маладаптивног понашања у исхрани, прво код мишева и на крају код људи."
Зависност од дроге дефинише се као присилно тражење дроге упркос неповољним последицама у школи, на послу или код куће. Лекови зависности „отимају“ мозак природни центар за обраду награда, вентрално тегментално подручје (ВТА). Али храна је природна награда и, за разлику од дроге, неопходна је за преживљавање, па није јасно да ли је преједање резултат сличне присиле или нечег другог.
„Ова студија представља, по мом мишљењу, изузетан корак напријед у разумијевању многих замршених аспеката понашања у исхрани“, каже Антонелло Бонци, научни директор Националног института за злоупотребу дрога, који није био укључен у истраживање. “Иако је у прошлости било много одличних студија, гледајући на компулзивни погон поремећаја употребе супстанци, ово је први пут да студија иде дубоко и свеобухватно у исте аспекте за компулзивно понашање у исхрани. Из перспективе транслације, изванредни мултидисциплинарни приступ који је коришћен у овој студији произвео је веома узбудљив налаз: да компулсивна потрошња шећера посредује другачији неуронски круг него физиолошка, здрава исхрана.
За студију, Тие и њен дипломац Едвард Ниех фокусирали су се на везе између ВТА и латералног хипоталамуса (ЛХ), који контролише храњење. Али зато што ЛХ такође контролише различита друга понашања и повезује се са више других региона мозга, нико још није изоловао круг обраде храњења и награђивања. Тие и Ниех су прво идентификовали и карактерисали само ЛХ неуроне који се повезују са ВТА и снимали своје природне активности у резовима мозга, уз помоћ Гиллиан Маттхевс, пре него што су прешли на експерименте са животињама. Електроде су забележиле активност ових идентификованих неурона током понашања животиња.
Мишеви природно воле сахарозу - слично као што људи воле газирану газирану газирану газирану храну - па је Ниех обучио мишеве да сахарозу потраже у луци за испоруку након што чују и виде знак. Након што су мишеви научили да предвиђају награду за сахарозу, он је насумично ускратио награду отприлике половину времена - горко разочарање. Други пут су мишеви неочекивано добили награду за сахарозу без икаквог предвиђања - слатко изненађење. Ова разлика између очекивања и искуства назива се грешка у предвиђању награде.
Неуралне снимке су показале да је један тип ЛХ неурона који се повезују са ВТА постао активан тек након што је животиња научила да тражи награду од сахарозе, без обзира да ли је заиста добила награду. Други сет неурона ЛХ, након примања повратних информација од ВТА, кодирао је одговор на награду или на њено изостављање.
Даље, Ниех је радио са докторатом / докторатом у Тиеовој лабораторији, Степхен Аллсоп-ом, да би модификовао мишеве тако да су ЛХ-ВТА неуронске пројекције носиле протеине осетљиве на светлост који могу активирати или утишати неуроне са импулсима светлости, методу која се назива оптогенетика. Активирање пројекција довело је до компулзивног једења сахарозе и повећаног преједања код пуних мишева. Инактивирање овог пута смањило је компулзивно тражење сахарозе које подсећа на зависност, али није спречило мишеве који су гладни да једу редовно чау. „То је било узбудљиво јер имамо податке о снимању да покажемо како се то компулзивно тражење шећера дешава“, каже Ниех, „а ми можемо да управљамо или сузбијамо само компулзивно понашање чинећи врло прецизне промене у нервном колу.“
„Истраживачи зависности претпоставили су да је прелазак са радњи на навике на принуду пут ка стварању зависности, али тачно где и како се то дешава у мозгу је мистерија“, каже Тие, која је уједно и доцент за развој каријере Вхитехеад-а. Одељење за мозак и когнитивне науке МИТ-а. „Сада имамо доказе који показују да је овај прелаз представљен у кругу ЛХ-ВТА.“
Ниех је, радећи са Маттхевсом, постдоктором у лабораторији Тие, такође показао да ЛХ неурони ВТА-у шаљу мешавину ексцитационих (глутаматних) и инхибиторних (ГАБА) сигнала. Али супротно очекивањима, инхибицијски сигнали, а не ексцитациони, покренули су активност храњења код мишева. Када су се активирале само пројекције ГАБА, мишеви су се понашали бизарно, глодали су дно кавеза и пантомимизирали покрете доношења грумења хране у уста и жвакање. (Били су нахрањени, па нису били гладни.) „Мислимо да глутаматергичне пројекције регулишу улогу ГАБАергичних пројекција, усмеравајући оно што је прикладно за глодање“, каже Ниех. „Обе компоненте морају да раде заједно како би добиле значајне сигнале за храњење.“
"Ово је веома важно за поље, јер то је нешто што до сада нисмо знали", каже Бонци, "и носи потенцијал да револуционира начин на који приступамо третману за компулзивно преједање."
Истраживачи су такође карактерисали хетерогене неуроне на крају ових пројекција у ВТА. Свака подгрупа ЛХ неурона повезује се са неуронима који производе допамин и ГАБА у ВТА. Лабораторија сада истражује како се понашање храњења и тражења сахарозе разликују у зависности од типа циљног неурона.
Ово истраживање је иницирано као дио нове награде за истражитеља Тиеовог КСНУМКС НИХ директора, са дугорочним циљем успостављања нове парадигме за лијечење гојазности која би се могла примијенити на друге неуропсихијатријске поремећаје. Додатно финансирање дошло је из више јавних и приватних извора, укључујући Ниехову НСФ диплому, Интегративну неуролошку сарадњу и програм обуке у неуробиологији учења и памћења. Кара Н. Пресбреј, Цхристопхер А. Леппла, Роми Вицхманн, Рацхаел Неве и Цраиг П. Вилдес, сви чланови Института Пицовер, такође су допринијели овом раду.
Научници су дефинисали неуроне који су одговорни за прекомјерну потрошњу хране на невиђеном нивоу детаља
By Анна Азволински | Јануар КСНУМКС, КСНУМКС
Два независна истраживачка тима дефинисала су популације неурона у хипоталамусу који су одговорни за стимулацију хране као награду, али вјероватно нису неопходни за потицање прехране за преживљавање. Обе групе објавиле су данас своје налазе у јануару (КСНУМКС) Ћелија.
"Ово су велики радови који почињу да дефинишу сложеност и хетерогеност [хипоталамуса] и специфичних скупова неурона који могу произвести драматичне резултате у понашању", каже Ралпх ДиЛеоненеуробиолог са Универзитета Иале који није био укључен у рад.
Користећи оптогенетику, неурознанственик Гаррет Стубер На Универзитету Северне Каролине, Цхапел Хилл и његове колеге открили су да активирање ГАБАергичних неурона у латералном хипоталамусу (ЛХ) довело је до мишева да се хране чешће, док је инхибирање активности ових неурона мотивисало мишеве да не једу у вишку. Ови неурони су се разликовали од других неуронских популација у ЛХ које су претходно биле укључене у исхрану и друга понашања везана за награђивање. Када су ови неурони генетски аблирани, мишеви су били мање мотивисани да добију награду за течне калорије. Научници су такође визуализовали сигнализацију стотина појединачних ГАБАергичних неурона одједном у слободно покретним мишевима имплантирајући микроендоскопе у ЛХ и причвршћујући минијатурни флуоресцентни микроскоп главама животиња. Приказивање калцијума показало је различите популације ГАБАергичних неурона активних по првом укусу хране или када су мишеви гурали нос - знак интереса за храну - али ријетко током обје активности.
Ин виво снимање калцијума омогућава истраживачима да читају активност неурона у већем обиму - у специфичним регионима мозга, каже ДиЛеоне. Техника је развила Лабораторија Марк Сцхнитзер на Универзитету Станфорд. "Пре шест година нисмо имали ниједну од ових технологија - генетску аблацију, оптогенетику, снимање ин виво," Паул Пхиллипс, рекао је за неурознанственик са Универзитета у Вашингтону Научник. "Невероватно је видети да је Стубер лабораторија ставила ове заједно тако чисто да одговори на важна питања из неурознаности."
Неурони ЛХ су различити и познато је да су укључени у понашање повезано са наградама као што су јело, пиће и секс. Међутим, карактеризација различитих субпопулација неурона у овом подручју мозга је историјски била изазов. "Имали смо резултате електростимулације за више од КСНУМКС година, али нисмо знали [које неуроне] смо стимулисали и да ли су неурони повезани са храњењем из ЛХ или они који тек пролазе до оптогенетичких техника постали доступни ”, каже Рои Висе, неурознанственик у Националном институту за злоупотребу дрога који није био укључен у рад.
"У пољу неурознаности постоји узбуђење за снимање ин виво, јер нам то по први пут омогућава да истражимо обрасце активности унутар молекуларно дефинисаних субпопулација неурона", додао је Стубер.
У другој студији, коју је водио МИТ неурознанственик Каи Тие, истраживачи су идентификовали две различите неуронске популације у колу које повезује ЛХ и вентрално тегментално подручје средњег мозга (ВТА), које је познато по својој функцији обраде награда. Да ли неурони у овим ЛХ-ВТА пројекцијама реагују на сам шећер или на чин добијања шећера није познато, рекао је коаутор студије Едвард Ниех, постдипломац у Тие-овој лабораторији. "Сада знамо да постоје субпопулације неурона који реагују на различите знакове - добијање [шећера] и самог [шећера]."
Користећи варијацију на оптогенетичкој техници, тим је посебно циљао само неуроне у ЛХ који се повезују са ВТА. Проучавајући слободно покретне мишеве, тим је открио да су неурони који повезују ЛХ са ВТА активирани током чина наплате шећера, независно од тога да ли је награда добијена. Инхибиција овог круга смањила је само компулзивно тражење шећера - а не нормално храњење - у овим мишевима. Стимулирање само ГАБАергичних неурона у овом кругу произвело је необично понашање: животиње су гризле по поду или празном простору у њиховим кавезима када није било хране. Стимулисање ових неурона такође је довело до класичног компулзивног понашања у превазилажењу казне - електричних шокова - да би се добила награда за шећер и повећала принудна преједања.
"Можемо смањити принудно тражење сахарозе, али не утичемо на њихово нормално храњење", каже Ниех. "Ово је важно јер за лечење компулзивног понашања у исхрани желимо само зауставити нездраве дијелове хране и одржати нормалну прехрану нетакнутом."
"Постоји јасна примена на поремећаје у исхрани, а можда и на злоупотребу дрога и коцкање, јер то може бити заједнички пут који активира овакве врсте понашања", каже Пхиллипс.
Е-маилом на Научник, Тие је рекла да њена лабораторија сада ради на бољем дефинисању неуронског потписа за жудњу која се може открити у реалном времену да би се развиле интервенције за заустављање компулзивног преједања и других понашања зависности пре него што почну.
ЈХ Јеннингс ет ал., “Визуализација динамике хипоталамичке мреже за апетитивно и сонсумматорно понашање”, Ћелија, дои.орг/КСНУМКС/ј.целл.КСНУМКС, КСНУМКС.
ЕХ Ниех ет ал., “Декодирање неуралних кола које контролишу компулзивно тражење сахарозе”, Ћелија, дои.орг/КСНУМКС/ј.целл.КСНУМКС, КСНУМКС.
;