Hľadanie potravy v mozgu Neurálne obvody sa točia okolo jedla - monitora jedla
Hľadanie potravy je prvotným inštinktom ľudí a zvierat. Čo sa však presne stane v mozgu, sa predtým nevedelo. Vedcom z Leibnizovho ústavu pre molekulárnu farmakológiu (FMP) v Berlíne a zoskupeniu excelentnosti NeuroCure sa teraz podarilo prekonať medzeru vo vedomostiach: Objavili nervový obvod, ktorý aktivuje hľadanie potravy.
Pozoruhodné je, že aktivácia signalizačnej dráhy nezávisí od hladu. Objav umožňuje úplne nové pochopenie biologických a patologických procesov. Mohli by sa napríklad vyvinúť nové terapie pri poruchách stravovania.
Výsledky výskumu boli práve zverejnené v časopise „Nature“.
Keď sa vaše myšlienky krútia okolo jedla, aj keď ste skutočne plní, je to celkom normálne. Pretože hľadanie potravy je vrodený inštinkt. Zatiaľ čo lov a zhromažďovanie boli pre našich predkov životne dôležité, evolučné dedičstvo 21. storočia nás priviedlo k chladničke alebo k najbližšiemu supermarketu.
Z hľadiska neurovedcov je tento proces mimoriadne zaujímavý, v neposlednom rade preto, že poruchy v tejto oblasti môžu vysvetliť poruchy stravovania, ako je anorexia. Aby ste to však mohli urobiť, musíte najskôr poznať nervové mechanizmy, ktoré sú základom hľadania potravy.
Komunikácia v hypotalame prebieha prostredníctvom vĺn rýchlosti blesku
Bolo známe, že extrémne rýchle vlny s 30 až 100 kmitmi za sekundu v mozgu podporujú základné kognitívne funkcie, ako sú pamäť, pozornosť a duševná flexibilita; ale nie to, či a ako sa tiež podieľajú na životne dôležitom správaní, ako je napríklad hľadanie potravy. DR. Tatiana Korotková a Dr. Alexej Ponomarenko bol teraz schopný poskytnúť presne tento dôkaz:
Dvaja vedci z Leibnizovho ústavu pre molekulárnu farmakológiu (FMP) v Berlíne a Neurocure Cluster of Excellence objavili neurónový okruh, ktorý aktivuje zháňanie potravy, a preukázali, že takzvané gama kmity organizujú tento mechanizmus v laterálnom hypotalame vstupmi z laterálnej septa. . Bleskurýchle vlny pomáhajú prenášať informácie priamo do hypotalamu, kde je okrem iného regulované stravovacie správanie. Vedcom sa tiež podarilo prelomiť kód, ktorý na svoju komunikáciu používajú gama kmity.
„Spolu s kolegami z USA a Veľkej Británie sme dokázali presne charakterizovať okruh na rôznych úrovniach - od anatomických spojení až po excitáciu jednotlivých buniek,“ takto popisujú výsledky výskumu Tatiana Korotková a Alexey Ponomarenko, ktoré boli teraz zverejnené v rešpektovanom časopise Nature.
Optogenetika vynáša na svetlo neurálne udalosti
Vedci sledovali nervový obvod pomocou optogenetiky, čo je proces, ktorý umožňuje riadenie špeciálnych signálnych dráh v mozgu pôsobením svetla. V tomto prípade svetlo stimulovalo myši, aby hľadali zdroje potravy, aj keď neboli hladné. „Bolo pôsobivé vidieť, že oscilácie gama v laterálnom hypotalame vyvolali taký silný účinok, keď táto oblasť mozgu bola predtým známa predovšetkým svojou reakciou na chemické a hormonálne signály,“ uvádza doktorandka Marta Carusová.
Hľadanie potravy nezávisí od hladu
Pozoruhodné tiež: Nájdenie potravy neviedlo k tomu, že by malé hlodavce jedli viac. To naznačuje, že stravovacie a stravovacie správanie má čiastočne nezávislé mechanizmy, čo sa neskôr potvrdilo v experimentoch. „Nájsť vhodné jedlo je vo voľnej prírode časovo náročný podnik,“ vysvetľuje Korotková, „a preto zvieratá začínajú skôr, ako vyhladnú, a už môže byť neskoro.“
Pokiaľ ide o človeka, znamená to: „Je to pravdepodobne tento okruh, ktorý nás vedie k tomu, aby sme skontrolovali reštaurácie v cudzom meste alebo aby sme hľadali ďalej v chladničke,“ hovorí biológ. „Teraz tiež vieme, že prefrontálna kôra, oblasť mozgu, ktorá koordinuje cieľovo orientované správanie, hrá dôležitú úlohu.“
Vedci medzitým dokázali preukázať oddelenie medzi hľadaním potravy a jedením na bunkovej úrovni. Počas gama kmitov boli bunky spojené s potravinami aktivované oddelene od buniek nesúvisiacich s potravinami, s veľmi presným načasovaním. „Skutočnosť, že bunky spojené s potravinami boli selektívne ovplyvňované rytmickými účinkami na hypotalamus, nám dáva úžasný pohľad na to, ako štruktúra a funkcia interagujú v mozgu,“ zdôrazňuje základný výskumník Alexey Ponomarenko. A dodáva: "Videli sme, že gama oscilácie riadia správanie, ktoré je dôležité pre prežitie, prostredníctvom prenosu informácií medzi oblasťami mozgu a typmi buniek."
Vytvoril sa základ pre nové terapie proti poruchám stravovania
Pre neurológov je obzvlášť zaujímavé zistenie, že hľadanie potravy sa oddeľuje od fyziologickej potreby potravy. Zdá sa však, že tento mechanizmus nefunguje správne pri poruchách stravovania. Zatiaľ čo niektorí jedia mimo hlad, iní sa vyhýbajú kontaktu s jedlom. Podľa vedcov by bolo obzvlášť žiaduce, aby bolo možné použiť výsledky výskumu na pomoc anorektikom, pretože táto choroba je duševnou poruchou s najvyššou úmrtnosťou.
Pochopenie základných nervových mechanizmov nemusí viesť k zázračnej droge, ale podľa Tatiany Korotkovej a Alexeja Ponomarenka môže pripraviť cestu k inovatívnym terapiám pri poruchách stravovania.
Carus-Cadavieco M *, Gorbati M *, Ye L, Bender F, van der Veldt S, Kosse C, Börgers C, Lee SY, Ramakrishnan C, Hu Y, Denisova N, Ramm F, Volitaki E, Burdakov D, Deisseroth K., Ponomarenko A * §, Korotkova T * § (2017). Gama oscilácie organizujú signalizáciu zhora nadol do hypotalamu a umožňujú hľadanie potravy. Príroda, doi: 10,1038/nature21066.
*) rovnako prispievajúci autori, zodpovedajúci autori
Táto práca bola podporená programom Human Frontier Science Programme (HFSP; RGY0076/2012, TK, DB), Nemeckou výskumnou nadáciou (DFG; Exc 257 NeuroCure, TK a AP; SPP1665, AP), NIH (Collaborative Research in Computational Neuroscience, CRCNS); 1R01 NS067199, CB), Nemecko-izraelská nadácia pre vedecký výskum a vývoj (GIF; I-1326-421.13/2015, TK).
DR. Tatiana Korotková, Dr. Alexej Ponomarenko
Skupina behaviorálnej neurodynamiky
Leibnizov ústav pre molekulárnu farmakológiu (FMP)/
Klaster excelentnosti NeuroCure
Charité Campus Mitte
Dorotheenstrasse 94, 10117 Berlín
Tel. +49 (0) 30 450539764
Faxom +49 (0) 30 450539964
vzťahy s verejnosťou
Leibnizov inštitút pre molekulárnu farmakológiu (FMP),
Robert-Rössle-Strasse 10, 13125 Berlín