Когда мы голодны, наш мозг уделяет больше внимания еде, чем когда мы сыты. Теперь команда ученых из Медицинского центра диаконис Бет Исраэль пролила свет на то, как потребности тела влияют на то, как мозг обрабатывает визуальные пищевые сигналы. В двух недавно опубликованных исследованиях исследователи с беспрецедентным разрешением изучили мозговые цепи, ответственные за различия в том, как мозг реагирует на визуальные пищевые сигналы во время голода и насыщения.
"Наша цель – понять, как определенные мозговые цепи смещают внимание к пищевым сигналам, поскольку эти предубеждения являются мощными двигателями потребления пищи," сказал автор-корреспондент Марк Л. Андерманн, доктор философии из отделения эндокринологии, диабета и метаболизма в BIDMC и доцент медицины в Гарвардской медицинской школе. "В идеале конкретные типы клеток в этих цепях могут быть нацелены на то, чтобы отвлечь внимание от нездоровых сигналов, таких как сигналы о высококалорийной пище. Мы надеемся, что это исследование предоставит стратегии для разработки более эффективных методов лечения, а не методов лечения, которые помогут людям поправиться."
В исследовании, опубликованном в журнале Neuron, соавторы Кристиан Берджесс, доктор философии, научный сотрудник; Рохан Рамеш, аспирант, и его коллеги из лаборатории Андерманна записали изображения мозговой активности мышей в различных состояниях голода и сытости. Мышей обучали различать три визуальных подсказки, связанные с высококалорийным жидким лакомством, горькой жидкостью или вообще никаким. У мышей, ограниченных в пище, простое отображение визуальной подсказки, связанной с жидким лакомством, вызывало сильную реакцию в наборах нейронов в трех разных областях мозга. Когда этих же мышей тестировали после еды, тот же пищевой сигнал вызывал пониженный ответ нейронов в подмножестве тех же самых областей мозга. Ученые использовали эту информацию, чтобы составить карту схемы, контролирующей зависящую от мотивации обработку сенсорных реакций.
"Визуальная информация о пищевых сигналах обрабатывается поэтапно. Мы обнаружили, что более поздние этапы визуальной обработки различаются, когда мышь голодна или насыщена, в то время как более ранние этапы менее зависимы от состояния," Андерманн сказал. "Оказывается, это очень похоже на ситуацию с людьми. Мы надеемся, что эту новую модель, которую мы разработали, можно будет использовать для изучения схемы, лежащей в основе реакции мозга на пищевые сигналы при здоровье и ожирении."
В частности, результаты команды показывают, что нейроны в двух областях мозга – постринальной ассоциации коры и боковой миндалины – помогают интегрировать информацию о внешних пищевых сигналах и состоянии голода. Ученые предполагают, что та же самая схема мозга может быть задействована в интеграции других состояний мотивационного влечения, таких как жажда.
В экспериментах, опубликованных в журнале Current Biology в прошлом месяце, аспирант Ник Джикомес и его коллеги из лаборатории Андерманна исследовали, как естественный и искусственно вызванный голод влияет на поведение, связанное с поиском пищи, даже в угрожающих контекстах.
Мышей поместили на арену, где они были обучены искать пищу после того, как увидели визуальные сигналы, связанные либо с пищевым вознаграждением, либо с легким шоком для ног. Исследователи сравнили поведение сытых мышей с поведением мышей, которые сидели на строгой диете в течение 24 часов. Мыши, которым ограничивали пищу, избегали шока гораздо реже, чем кормленные мыши, продолжая искать пищу даже после того, как им показали визуальный сигнал, связанный с шоком. То есть мотивация поесть перевесила тенденцию избегать угроз. И наоборот, при кормлении мышей уделяли приоритетное внимание избеганию потрясений, а не поиску еды.
Затем исследователи использовали метод, называемый оптогенетикой, для стимуляции определенных нейронов – связанных с агути пептидных нейронов (AgRP), которые, как известно, вызывают потребление пищи у сытых мышей. Когда нейроны AgRP стимулировали у насыщенных мышей задолго до помещения на экспериментальную арену, животные вели себя как естественно голодные мыши, как и ожидалось. Однако, когда мышей помещали на опасную арену до активации нейронов AgRP, мыши вели себя более аналогично сытым животным, отдавая приоритет избеганию шока перед поиском пищи. Наблюдения показывают, что нейроны AgRP помогают регулировать конкурирующие побуждения, и что перед лицом конкурирующих мотиваций тот, который начинается первым, часто может преобладать.
"Это может служить средством установления приоритета угрозы голода над другими потенциальными угрозами, с которыми можно столкнуться во время поиска пищи," исследователи написали. "Таким образом, эта работа может быть полезна для понимания мотивации к ограничению приема пищи при расстройствах пищевого поведения, таких как анорексия, а также в борьбе между нейронными цепями, управляющими поиском пищи, и теми, которые управляют самозащитным поведением."