IZOHLAR: Shakarni majburiy iste'mol qilish uchun alohida sxemalar mavjudligini ko'rsatadigan ikkita muhim tadqiqotlar - yoki YBOP aytganidek, 'a binge mexanizmi'. Har doim xulq-atvorga bog'liqlik kelib chiqadi deb o'ylagan faqat "oddiy sxemalar" ning o'zgarishi. Bu sodir bo'layotgan bo'lsa-da, endi alohida "uchuvchi sxemalar" ham mavjudligi aniq.
Bu evolyutsion ma'noga ega. Bu oziq-ovqat mavjud bo'lganda hayvonni ortiqcha iste'mol qilishga undashning bir usuli. Ushbu sxemalar gipotalamusdan kelib chiqadi, bu ham jinsiy xatti-harakatlar, libido va erektsiya uchun asosiy nazorat hududidir. Shubhasiz, sutemizuvchilar jinsiy aloqada, shuningdek oziq-ovqatda "zanjirli" sxemalarga ega. Ko'paytirish - bu bizning genlarimizning eng ustuvor vazifasi va juftlashish imkoniyatlari odatda ovqatlanish imkoniyatlaridan kamroq va uzoqroq.
Shakarga qaramligini hal qilish
Birgalikda, obezlik va 2 turi qandli diabet kasalligi bizning millatimizning eng katta sog'lig'ida uchraydi va ular asosan shakarga "giyohvandlik" deyiladi. Ammo bu muammoni hal qilish giyohvandlik muammosini hal qilishdan ko'ra murakkabroqdir, chunki ochlikda sog'lom ovqatlardan foydalanishni xohlamasdan, noto'g'ri ovqatlarni iste'mol qilishni kamaytirishni talab qiladi.
Yangi qog'ozda hujayraMITdagi neyroskimyochilar bu ikki jarayonni sichqonchani echib tashlashdi va kompulsiv shakarning iste'molini tartibga soluvchi ilgari ma'lum bo'lmagan miya devorining inhibe qilinishini sog'lom ovqatlanishiga to'sqinlik qilmaganligini ko'rsatdi.
"Birinchi marta miya mushakni qandli diabetni qanday qilib kodlashini aniqladi va biz normal, moslashuvchan ovqatlanishdan farq qilganini ko'rsatdik", deydi katta ilmiy muallif Kay Tye, Picower Instituti O'qituvchisi. va ilgari miya tizimlarini narkomaniya va xavotirlikda o'rganish uchun yangi texnikani ishlab chiqadigan xotira. "Biz bu elektronni yanada chuqur o'rganishimiz kerak, ammo bizning yakuniy maqsadimiz sichqonlardagi va nihoyat, odamlarda yomon xulq-atvorni oldini olish uchun xavfsiz, noinvaziv usullarni ishlab chiqishdir".
Giyohvandlik maktabda, ishda yoki uyda salbiy oqibatlarga qaramay majburiy ravishda giyohvand moddalarni izlash deb ta'riflanadi. Qo'shadi giyohvand moddalar miyaning tabiiy mukofotni qayta ishlash markazi, ventral tegmental maydonini (VTA) "o'g'irlaydi". Ammo oziq-ovqat tabiiy mukofotdir va giyohvand moddadan farqli o'laroq, omon qolish uchun zarurdir, shuning uchun ortiqcha ovqatlanish shu kabi majburlashdanmi yoki boshqa bir narsadanmi, aniq emas.
Tadqiqot bilan shug'ullanmagan Narkotik moddalarni suiiste'mol qilish milliy institutining ilmiy direktori Antonello Bonci, "Bu ish, mening fikrimcha, ovqatlanish xatti-harakatining juda murakkab tomonlarini tushunishda muhim qadamdir", deydi. "O'tmishda juda ko'p yaxshi ishlar qilingan bo'lsa-da, modda-foydalanish buzilishlarining majburiy kuchiga qarab, bu birinchi marta majburiy ovqatlanish xatti-harakati uchun juda chuqur va har tomonlama o'rganishdir. Tarjima nuqtai nazaridan ushbu tadqiqotda qo'llanilgan ajoyib multidisipliner yondashuv juda hayajonli bir topilma yaratdi: kompulsiv shakar iste'moli fiziologik, sog'lom ovqatlanishdan ko'ra boshqa neyron davriy vosita orqali amalga oshiriladi. "
Tadqiqot uchun Tye va uning aspiranti Eduard Niel VTA bilan oziqlanishni boshqaradigan lateral gipotalamus (LH) o'rtasidagi munosabatni qayd etdi. LH, shuningdek, boshqa turli xulq-atvorlarni nazorat qiladigan va boshqa miya mintaqalari bilan bog'langanligi sababli, hech kim hali ovqatlanish va mukofotlashni to'xtatuvchi devorni ajratib olmagan. Tye va Nieh avval VTAga ulanadigan LH neyronlarini identifikatsiyalashgan va xarakterladilar va hayvon tajribalariga o'tishdan avval Gillian Matthews yordamida o'zlarining tabiiy mushaklaridagi faoliyatlarini yozdilar. Hayvonlarning xulq-atvori davrida elektrodlar ushbu identifikatsiya qilingan neyronlarning faoliyatini qayd etgan.
Sichqonlar tabiiy ravishda saxarozani yaxshi ko'radilar - bu shakarga boy sodali ichimliklarni yaxshi ko'radigan odamlarga o'xshaydi - shuning uchun Nieh sichqonlarga sukrozni ko'rsatma eshitish va ko'rishdan keyin etkazib berish portidan qidirishga o'rgatdi. Sichqonlar sukroz mukofotini oldindan aytib berishni o'rganganlaridan so'ng, u tasodifiy ravishda mukofotning yarmiga yaqin vaqtini ushlab qoldi - bu achchiq umidsizlik. Boshqa paytlarda, sichqonlar kutilmaganda sukroz mukofotini hech qanday bashorat qiluvchi belgisiz olishdi - bu shirin syurpriz. Kutish va tajriba o'rtasidagi bu farq mukofotni bashorat qilish xatosi deb ataladi.
Nöral yozuvlar, VTA'ya ulanadigan bir LH nöronlarının faqat bitta jonzot, sakkarro mukofotini olishni o'rganganidan so'ng, aslida mukofotni qo'lga kiritgan-qilmagani faol bo'lgandir. VRA dan o'zgacha fikrlarni olganidan keyin LH neyronlarining yana bir to'plami mukofotga javob yoki uning etishmovchiligini kodladi.
Keyinchalik, Nie Tye laboratoriyasida MD / PhD talabasi bilan ishlagan Stiven Allsop, sichqonlarni LH-VTA neyron proektsiyalari neyronlarni faollashtirishi yoki susaytirishi mumkin bo'lgan nurga sezgir oqsillarni olib borishi uchun sichqonlarni modifikatsiya qilish uchun ishladi, bu usul optogenetika deb ataladi. Proektsiyalarni faollashtirish sukrozni kompulsiv ravishda iste'mol qilishga va to'la bo'lgan sichqonlarda ortiqcha ovqatlanishni ko'payishiga olib keldi. Ushbu yo'lni faolsizlantirish, giyohvandlikka o'xshash kompulsiv sukroz izlashni kamaytirdi, ammo och sichqonlarga odatiy chow yeyishlariga to'sqinlik qilmadi. "Bu juda hayajonli edi, chunki bizda bu majburiy shakar izlanishining qanday bo'lishini ko'rsatadigan yozuvlar ma'lumotlari bor," deydi Nieh, - va biz asab tizimida juda aniq o'zgarishlarni amalga oshirish orqali shunchaki kompulsiv xatti-harakatlarni bostirishimiz mumkin ".
"Giyohvandlik tadqiqotchilari harakatlardan odatlardan majburlanishga o'tish giyohvandlikning shakllanishi yo'lidir, deb taxmin qilishdi, ammo bu miyada aniq qayerda va qanday sodir bo'lishi sir bo'lib qoldi", deydi Tye, shuningdek, Uaytxedning karerani rivojlantirish bo'yicha yordamchisi professor MITning miya va kognitiv fanlar bo'limi. "Endi bizda ushbu o'tish LH-VTA sxemasida namoyish etilganligini ko'rsatuvchi dalillar mavjud."
Tye laboratoriyasida postdok bo'lgan Metyus bilan ishlagan Nie, shuningdek, LH neyronlari VTA ga qo'zg'atuvchi (glutamat) va inhibitor (GABA) signallarni yuborishini ko'rsatdi. Ammo kutgandan farqli o'laroq, sichqonlardagi ovqatlanish faoliyatini qo'zg'atuvchi signallar emas, balki inhibitor signallar qo'zg'atdi. Faqatgina GABA proektsiyalari faollashtirilganda, sichqonlar o'zlarini g'alati tutishgan, qafasning pastki qismini kemirgan va og'ziga oziq-ovqat pufagini olib kelib chaynash harakatlarini pantomimatsiya qilishgan. (Ular ovqatlanishgan, shuning uchun ular och bo'lmaganlar.) "Bizning fikrimizcha, glutamaterjik proektsiyalar GABAerjik proektsiyalarning rolini tartibga soladi va kemirishga to'g'ri keladigan narsalarni boshqaradi", deydi Nieh. "Ikkala komponent ham mazmunli ovqatlanish signallarini olish uchun birgalikda ishlashi kerak."
"Bu maydon uchun juda muhim, chunki bu biz ilgari bilmagan narsadir, - deydi Bonci, - kompulsiv ovqatlar uchun davolanish usuliga inqilob qilish uchun salohiyatga ega.
Tadqiqotchilar, shuningdek, ushbu proektsiyalarni VTA-da qabul qiluvchi uchida heterogen neyronlarni xarakterladilar. LH nöronlarining har bir to'plami VTA-da dopamin va GABA hosil qiluvchi neyronlar bilan bog'lanadi. Laboratoriya hozirgi vaqtda maqsadli neyronga asoslangan holda oziqlantirish va sukrozni qidirish harakatlarining qanday farqlanishini tekshiradi.
Ushbu tadqiqot Tye 2013 NIH Direktorining yangi tergovchisi mukofotining bir qismi sifatida boshlandi. Bu uzoq muddatli maqsadi boshqa semirib ketadigan kasalliklarga nisbatan qo'llaniladigan semizlikni davolash uchun yangi paradigma yaratishdir. Qo'shimcha mablag'lar bir nechta davlat va xususiy manbalardan, jumladan Niehning NSF Graduate Research Fellowship, Integer Neuronal Systems Grantlar va Ta'lim va Xotiraning Nörobiologiyasidagi O'quv Dasturi. Picower institutining barcha a'zolari Qora N. Presbrey, Kristofer A. Leppla, Romy Vichmann, Rachael Neve va Kreyg P. Wildes ham bu ishda o'z hissasini qo'shdi.
Olimlar misli ko'rilmagan darajadagi oziq-ovqat iste'moli uchun javobgar bo'lgan neyronlarni aniqladilar
By Anna Azvolinsky | Yanvar, 29, 2015
Ikkita mustaqil tadqiqot guruhi gipotalamustadagi neyron populyatsiyasini aniqlab berdi, ular oziq-ovqat mukofotini rag'batlantirish uchun mas'ul, lekin, ehtimol, omon qolish uchun ovqatlanishni talab qilmaydi. Har ikkala guruh ham bugungi kunda (yanvar 29) o'z ma'ruzalarini e'lon qildi hujayra.
"Bular [gipotalamus] ning murakkabligi va heterojenitesini va neyronlarning o'ziga xos to'plamlarini dramatik xulq-atvor natijalarini ishlab chiqadigan darajada aniqlaydigan katta qog'ozlar" Ralf DiLeone, Yel universitetida ish olib boruvchi nevrolog bo'lmagan.
Optoenetikadan foydalanish, nevrolog Garret Stuber Shimoliy Karolina universiteti, Chapel Hill universiteti va uning hamkasblari, lateral gipotalamus (LH) ichidagi GABarergik neuronlarni faollashtirish sichqonlarni tez-tez ovqatlanishiga olib kelganligini aniqladilar, bu neyronlarning faolligini sekinlatish sichqonlarni ortiqcha emasmiz. Ushbu neyronlar oldin ovqatlanish va boshqa mukofotlar bilan bog'liq xatti-harakatlar bilan bog'liq bo'lgan LHdagi boshqa neyronal populyatsiyalardan ajralib turardi. Ushbu neyronlar genetik ravishda ablatsa, sichqonchani suyuqlik kaloriya mukofoti olish uchun kamroq maqsadi bor edi. Olimlar shuningdek, Gendrondning mikroelektroskopini LH ichiga joylashtirish va hayvonlarning boshlariga miniatürle floresan mikroskoplar qo'shib, erkin sichqonlarda yuzlab GABaerjik nöronların kaltsiy signalizasyonunu ham ko'rishdi. Kaltsiy tomografiya oziq-ovqat mukofotining birinchi ta'miga ta'sir ko'rsatadigan GABAerjik neyronlarning alohida populyatsiyasini ko'rsatdi yoki sichqon burunlarini tozalashdi, bu esa oziq-ovqatga qiziqish belgisi bo'ldi, lekin kamdan-kam hollarda ikkala tadbirda ham.
In vivo jonli kaltsiy tomografiyasi tadqiqotchilarga miyadagi muayyan mintaqalarda neyronal faoliyatni o'qish imkonini beradi, deydi DiLeone. Texnika tomonidan ishlab chiqilgan Stenford universitetida Mark Schnitzer laboratoriyasi. "Olti yil oldin bizda bunday texnologiyalarning hech biri yo'q edi: genetik ablasyon, optogenetika, in Vivo jonli ko'rish" Pol Phillips, deydi Vashington Universitetining neyroximologi Olim. "Stuber laboratoriyasini ushbu nevrologik savollarga javob berish uchun ularni juda toza qilib qo'yganini ko'rish juda ajoyib."
LH ning neyronlari turli xil va ovqatlanish, ichish va jinsiy aloqa kabi xatti-harakatlar bilan shug'ullanish uchun ma'lum. Biroq, bu miya hududida joylashgan neyronlarning turli subpopulyatsiyalarini xarakterlash tarixiy jihatdan qiyin kechdi. "Biz 30 yildan ko'proq vaqt davomida elektr stimulyatsiya natijalarini topdik, ammo biz [qaysi neyronlar] bizni ogohlantirar edik va oziqlanish bilan bog'liq nöronlar LH dan yoki optogenetika texnikasi mavjud edi ", dedi Roy Wise, Narkotik moddalarni suiiste'mol qilish milliy institutida neyrokimyogar bo'lib ishlagan.
"In vivo jonli ko'rish uchun nevrologiya sohasida qiziqish bor, chunki u birinchi marta neyronlarning molekulyar aniqlangan pastki populyatsiyasida faoliyat turlarini o'rganishga imkon beradi", deb qo'shib qo'ydi Stuber.
Ikkinchi tadqiqotda, afsus neuroscientist boshchiligidagi Kay Tye, tadqiqotchilar LH va o'rta miyaning ventral tegmental maydonini (VTA) bog'laydigan sxemada ikkita aniq neyron populyatsiyasini aniqladilar, bu uning mukofotni qayta ishlash funktsiyasi bilan mashhur. Ushbu LH-VTA proektsiyalaridagi neyronlar shakarning o'ziga javob beradimi yoki shakarni olish harakatlariga javob beradimi yoki yo'qmi, dedi tadqiqot muallifi. Eduard Nieh, Tye laboratoriyasida aspirant. "Endi biz [shakarni] va o'zga shakarni olish uchun turli xil narsalarga javob beradigan neyronlarning subpopulyatsiyalari borligini bilamiz".
Optogenetika texnikasi bo'yicha o'zgarishni qo'llash orqali, guruh faqat VHA ga aloqador bo'lgan LHdagi neyronlarni aniq maqsadga qaratdi. Erkin sichqonchani sinchkovlik bilan tekshirgan guruh, LHni VTA bilan bog'lab turgan neyronlarning mukofotni qo'lga kiritilishidan qat'i nazar, shakar olishni talab qilish paytida faollashtirilganligini aniqladi. Ushbu sichqonni inhibe qilish bu sichqonlarda faqatgina majburiy shakarni qidirishni emas, normal oziqlantirishni kamaytiradi. Faqatgina GABAergik neuronlarni stimulyatsiya qilish odatiy bo'lmagan xatti-harakatlarni yuzaga keltirdi: hayvonlar hech qanday oziq-ovqat bo'lmaganda hujayralarida erga yoki bo'sh joyga g'ubor qo'yishdi. Bu neyronlarni rag'batlantirish, shuningdek, shakar mukofotiga erishish uchun jazo-elektr shoklarini bartaraf etishning klassik kompulsiv xatti-harakatlariga olib keldi va kompulsiv overeatlashni kuchaytirdi.
"Biz kompulsiv sukrozni kamaytirishni kamaytirishi mumkin, ammo ularning normal ovqatlanishiga ta'sir qilmasligimiz mumkin", deydi Niyse. "Bu muhim ahamiyatga ega, chunki kompulsiv ovqatlanish xulqini davolash uchun biz faqat ovqatlanishning noto'g'ri qismlarini to'xtatish va normal ovqatlanishni saqlab qolishni istaymiz".
"Oziqlanish bozuklukları va ehtimol giyohvandlik va qimor o'yinlari uchun aniq bir dastur mavjud, chunki u bunday xatti-harakatlarni faollashtiradigan umumiy yo'l bo'lishi mumkin", dedi Phillips.
Elektron pochta orqali Olim, Tye uning lab laboratoriyasi hozirda kompulsiv oshqozon va boshqa odatdagidek xatti-harakatlarini boshlashdan oldin to'xtatib qo'yish uchun aralashuvlarni ishlab chiqish uchun haqiqiy vaqtda aniqlanishi mumkin bo'lgan nevronik imzo aniqlab berish uchun ishlayotganligini aytdi.
JH Jennings va boshqalar, "Hissiyotiy va xulqli xatti-harakatlar uchun gipotalamal tarmoq dinamikasini tasavvur qilish" hujayra, doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.026, 2015.
EH Nieh va boshqalar, "Kompulsif sukroz izlanishini nazorat qiluvchi nöral devrelerinin kodi" Hujayra, doi.org/10.1016/j.cell.2015.01.003, 2015.
;
