นักวิจัยพบว่า (2015) วงจรประสาทที่แยกจากกันควบคุมความอยากกับการกินเพื่อสุขภาพ

ความคิดเห็น: การศึกษาที่สำคัญสองชิ้นแสดงให้เห็นว่ามีวงจรแยกสำหรับการบริโภคน้ำตาลแบบบังคับ - หรือที่ YBOP เรียกมันว่า 'a กลไกการดื่มสุรา'. คิดมาตลอดว่าการเสพติดพฤติกรรมเกิดจาก เพียง การเปลี่ยนแปลงของ "วงจรปกติ" ในขณะนี้เกิดขึ้น แต่ตอนนี้เห็นได้ชัดว่ามี 'วงจร bingeing' ที่แยกจากกัน

สิ่งนี้ทำให้เข้าใจถึงวิวัฒนาการ เป็นวิธีกระตุ้นให้สัตว์กินอาหารมากเกินไปเมื่อมีอาหาร วงจรเหล่านี้เกิดขึ้นจากไฮโปทาลามัสซึ่งเป็นพื้นที่ควบคุมที่สำคัญสำหรับพฤติกรรมทางเพศความใคร่และการแข็งตัว ฉันไม่สงสัยเลยว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมี 'วงจรการดื่มสุรา' สำหรับเรื่องเพศเช่นเดียวกับอาหาร การสืบพันธุ์เป็นสิ่งสำคัญอันดับต้น ๆ ของยีนของเราและโอกาสในการผสมพันธุ์มักจะน้อยกว่าและไกลกว่าโอกาสในการกิน

ถอดรหัสการติดน้ำตาล

ด้วยกันโรคอ้วนและโรคเบาหวานประเภท 2 จัดอยู่ในอันดับต้น ๆ ของปัญหาสุขภาพที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของประเทศเราและพวกเขาส่วนใหญ่เป็นผลมาจากสิ่งที่หลายคนเรียกว่า "ติดยาเสพติด" น้ำตาล แต่การแก้ปัญหานี้มีความซับซ้อนมากกว่าการแก้ปัญหายาเสพติดเพราะต้องลดแรงผลักดันในการกินอาหารที่ไม่ดีต่อสุขภาพโดยไม่ส่งผลต่อความปรารถนาที่จะกินอาหารเพื่อสุขภาพเมื่อหิว

ในกระดาษใหม่ค่ะ เซลล์นักประสาทวิทยาที่ MIT ถอนการติดตั้งสองกระบวนการนี้ในหนูและแสดงให้เห็นว่าการยับยั้งวงจรสมองที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้ซึ่งควบคุมการบริโภคน้ำตาลแบบบังคับไม่รบกวนการกินเพื่อสุขภาพ

“ เป็นครั้งแรกที่เราค้นพบวิธีที่สมองเข้ารหัสการค้นหาน้ำตาลแบบบังคับและเรายังแสดงให้เห็นว่ามันดูเหมือนจะแตกต่างจากการรับประทานแบบปกติและการปรับตัว” Kay Tye นักวิจัยอาวุโสจาก Picower Institute for Learning กล่าว และหน่วยความจำซึ่งก่อนหน้านี้ได้พัฒนาเทคนิคนวนิยายสำหรับการศึกษาวงจรสมองในการติดและความวิตกกังวล “ เราจำเป็นต้องศึกษาวงจรนี้ในเชิงลึกยิ่งขึ้น แต่เป้าหมายสูงสุดของเราคือการพัฒนาวิธีการที่ปลอดภัยและไม่บุกรุกเพื่อหลีกเลี่ยงพฤติกรรมการกินที่ไม่เหมาะสมที่ปรับไม่ได้อันดับแรกในหนูและในที่สุดผู้คน”

การติดยาหมายถึงการแสวงหายาเสพติดแม้จะมีผลเสียที่โรงเรียนที่ทำงานหรือที่บ้าน ยาเสพติด "จี้" สมองคือศูนย์ประมวลผลรางวัลตามธรรมชาติบริเวณหน้าท้อง (VTA) แต่อาหารเป็นรางวัลตามธรรมชาติและไม่เหมือนกับยาคือสิ่งที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดดังนั้นจึงยังไม่มีความชัดเจนว่าการกินมากเกินไปเป็นผลมาจากการบีบบังคับที่คล้ายคลึงกันหรือจากสิ่งอื่น

“ การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าในความคิดของฉันเป็นก้าวที่โดดเด่นในการทำความเข้าใจกับพฤติกรรมการกินที่สลับซับซ้อนหลายแง่มุม” Antonello Bonci ผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ของ National Institute for Drug Abuse กล่าวซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัย “ ในอดีตที่ผ่านมามีการศึกษาที่ยอดเยี่ยมมากมายโดยมองไปที่การผลักดันความผิดปกติของการใช้สารเสพติดนี่เป็นครั้งแรกที่การศึกษาวิจัยครั้งนี้ดำเนินไปอย่างลึกซึ้งและครอบคลุมในด้านเดียวกันสำหรับพฤติกรรมการให้อาหารแบบบังคับ จากมุมมองของนักแปลวิธีการสหสาขาวิชาชีพที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้ก่อให้เกิดการค้นพบที่น่าตื่นเต้นมาก: การบริโภคน้ำตาลที่ต้องกระทำนั้นเป็นสื่อกลางโดยวงจรประสาทที่แตกต่างจากการรับประทานอาหารเพื่อสุขภาพและร่างกาย”

สำหรับการศึกษา Tye และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของเธอ Edward Nieh มุ่งเน้นไปที่การเชื่อมต่อระหว่าง VTA และมลรัฐด้านข้าง (LH) ซึ่งควบคุมการให้อาหาร แต่เนื่องจาก LH ยังควบคุมพฤติกรรมอื่น ๆ ที่หลากหลายและเชื่อมต่อกับพื้นที่สมองอื่น ๆ หลายแห่งจึงยังไม่มีใครแยกวงจรการให้อาหารและการประมวลผลรางวัล Tye และ Nieh ค้นพบครั้งแรกและโดดเด่นเพียงเซลล์ประสาท LH ที่เชื่อมต่อกับ VTA และบันทึกกิจกรรมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของพวกเขาเป็นชิ้นส่วนสมองด้วยความช่วยเหลือของ Gillian Matthews ก่อนที่จะย้ายไปทดลองสัตว์ อิเล็กโทรดบันทึกกิจกรรมของเซลล์ประสาทที่ระบุในระหว่างพฤติกรรมของสัตว์

หนูชอบซูโครสโดยธรรมชาติคล้ายกับมนุษย์ที่ชอบน้ำอัดลมที่อุดมด้วยน้ำตาลดังนั้น Nieh จึงฝึกหนูให้ค้นหาซูโครสที่ท่าส่งเมื่อได้ยินและเห็นสัญญาณ หลังจากหนูเรียนรู้ที่จะทำนายรางวัลซูโครสตามคิวเขาสุ่มระงับรางวัลประมาณครึ่งหนึ่งของเวลา - เป็นความผิดหวังที่ขมขื่น ในบางครั้งหนูได้รับรางวัลซูโครสโดยไม่คาดคิดโดยไม่คาดคิดใด ๆ - เป็นเรื่องน่าประหลาดใจ ความแตกต่างระหว่างความคาดหวังและประสบการณ์นี้เรียกว่าข้อผิดพลาดในการทำนายรางวัล

การบันทึกทางประสาทแสดงให้เห็นว่าเซลล์ประสาท LH ประเภทหนึ่งที่เชื่อมต่อกับ VTA นั้นเริ่มทำงานหลังจากที่สัตว์เรียนรู้ที่จะหารางวัลซูโครสไม่ว่ามันจะได้รับรางวัลจริงหรือไม่ก็ตาม เซลล์ประสาท LH อีกชุดหนึ่งเมื่อได้รับข้อเสนอแนะจาก VTA เข้ารหัสการตอบสนองต่อรางวัลหรือการละเว้น

จากนั้น Nieh ได้ทำงานร่วมกับนักศึกษา MD / PhD ในห้องทดลองของ Tye Stephen Allsop เพื่อปรับเปลี่ยนหนูเพื่อให้การฉายภาพของระบบประสาท LH-VTA มีโปรตีนที่ไวต่อแสงซึ่งสามารถกระตุ้นหรือปิดกั้นเซลล์ประสาทด้วยพัลส์ของแสงซึ่งเป็นวิธีการที่เรียกว่าออปโตเจเนติกส์ การเปิดใช้งานการคาดการณ์นำไปสู่การกินซูโครสแบบบีบบังคับและเพิ่มการกินมากเกินไปในหนูที่อิ่ม การปิดใช้งานทางเดินนี้ช่วยลดการแสวงหาซูโครสซึ่งคล้ายกับการเสพติด แต่ไม่ได้ป้องกันไม่ให้หนูที่หิวโหยจากการกินซุปปกติ “ นั่นเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นเพราะเรามีข้อมูลบันทึกเพื่อแสดงให้เห็นว่าการแสวงหาน้ำตาลแบบบังคับนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร” Nieh กล่าว“ และเราสามารถผลักดันหรือยับยั้งพฤติกรรมบีบบังคับได้โดยทำการเปลี่ยนแปลงที่แม่นยำมากในวงจรประสาท”

“ นักวิจัยการติดยาเสพติดตั้งสมมติฐานว่าการเปลี่ยนจากการกระทำไปสู่นิสัยเป็นการบีบบังคับเป็นหนทางไปสู่การก่อตัวของการเสพติด แต่สิ่งนี้เกิดขึ้นที่ใดและอย่างไรในสมองนั้นเป็นเรื่องลึกลับ” Tye ซึ่งเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านการพัฒนาอาชีพของ Whitehead กล่าว แผนกสมองและวิทยาศาสตร์ความรู้ความเข้าใจของ MIT “ ตอนนี้เรามีหลักฐานที่แสดงว่าการเปลี่ยนแปลงนี้แสดงในวงจร LH-VTA”

Nieh ซึ่งทำงานร่วมกับ Matthews ซึ่งเป็น postdoc ในห้องปฏิบัติการ Tye ยังแสดงให้เห็นว่าเซลล์ประสาท LH ส่งสัญญาณ excitatory (กลูตาเมต) และสารยับยั้ง (GABA) ไปยัง VTA แต่ตรงกันข้ามกับความคาดหวังมันเป็นสัญญาณยับยั้งไม่ใช่สัญญาณกระตุ้นที่กระตุ้นให้เกิดกิจกรรมการกินอาหารในหนู เมื่อเปิดใช้งานการคาดการณ์ GABA เพียงอย่างเดียวหนูจะมีพฤติกรรมแปลก ๆ แทะที่ก้นกรงและแสดงท่าทางเคลื่อนไหวของการนำนักเก็ตอาหารเข้าปากและเคี้ยวมัน (พวกเขาได้รับอาหารดังนั้นพวกเขาจึงไม่หิว)“ เราคิดว่าการคาดคะเนกลูตามาเทอร์จิกควบคุมบทบาทของการคาดการณ์ GABAergic โดยกำหนดสิ่งที่เหมาะสมในการแทะ” Nieh กล่าว “ ส่วนประกอบทั้งสองต้องทำงานร่วมกันเพื่อให้ได้สัญญาณการป้อนที่มีความหมาย”

“ นี่เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับภาคสนามเพราะนี่คือสิ่งที่เราไม่เคยรู้จักมาก่อน” Bonci กล่าว“ และมีศักยภาพที่จะปฏิวัติวิธีการรักษาผู้ป่วยที่ต้องกินมากเกินไป”

นักวิจัยยังกำหนดลักษณะเซลล์ประสาทที่แตกต่างกันเมื่อสิ้นสุดการคาดการณ์เหล่านี้ใน VTA แต่ละเซลล์ย่อย LH เชื่อมโยงกับเซลล์ประสาทที่ผลิตโดปามีนและ GABA ใน VTA ห้องปฏิบัติการกำลังตรวจสอบว่าการให้อาหารและพฤติกรรมการค้นหาซูโครสแตกต่างกันไปตามประเภทของเซลล์ประสาทเป้าหมายอย่างไร

งานวิจัยนี้ริเริ่มขึ้นเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของรางวัลผู้ตรวจสอบใหม่ของผู้กำกับ 2013 NIH โดยมีเป้าหมายระยะยาวในการสร้างกระบวนทัศน์ใหม่สำหรับการรักษาโรคอ้วนที่สามารถนำไปใช้กับโรคทางจิตเวชอื่น ๆ การระดมทุนเพิ่มเติมมาจากแหล่งข้อมูลของรัฐและเอกชนหลายแห่งรวมถึงทุนการวิจัยระดับบัณฑิตศึกษาของ Nieh, การรวมกลุ่มของระบบประสาทของเซลล์ประสาทแบบบูรณาการและโปรแกรมการฝึกอบรมในการเรียนรู้และความจำ Kara N. Presbrey, Christopher A. Leppla, Romy Wichmann, Rachael Neve และ Craig P. Wildes สมาชิกทุกคนของ Picower Institute ก็มีส่วนช่วยงานนี้เช่นกัน

นักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดเซลล์ประสาทที่รับผิดชอบการบริโภคอาหารมากเกินไปในระดับรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน

By อันนา อัซโวลินสกี้ | มกราคม 29, 2015