Jak przejadanie się zmienia mózg

Zastanawiasz się, czy dzisiejszy sernik odmieni Twoje ciało? Podczas gdy większość z nas wyobraża sobie, że zmienia to naszą talię, niewielu zastanawia się, czy zmienia to również mózg. Ale tak jest, a niedawno opublikowane badanie (Rossi, 2019) pokazuje nam, jak to zrobić.

Pomysł, że mózg wpływa na prawie wszystko, co robimy, nie powinien być zaskakujący; Aktywność mózgu wpływa na kogo lubimy, jak się czujemy, a nawet na to, co jemy. Głęboko u podstawy naszego mózgu żyje grupa komórek tworzących podwzgórze. Podwzgórze organizuje kontrolę nad kilkoma zachowaniami związanymi z przetrwaniem gatunku; zachowania, które, jak często mówię moim uczniom, obejmują cztery F regulacji podwzgórza - walkę, ucieczkę, karmienie i łączenie się w pary.

Podobnie jak większość obszarów mózgu, podwzgórze podzielone jest na mniejsze struktury; są one często nazywane słowami wskazującymi na kierunkowość. Weźmy na przykład pod uwagę boczne podwzgórze. Jego nazwa sugeruje, że znajduje się w bocznej części podwzgórza lub z dala od środka. Ci z nas, którzy są zainteresowani zachowaniami motywowanymi, wiedzą, że aby zbadać wpływ mózgu na karmienie, nieuchronnie skrzyżujesz ścieżki z bocznym podwzgórzem. Dzieje się tak, ponieważ struktura ma kluczowe znaczenie dla ułatwienia lub zwiększenia ilości jedzenia. Czyni to poprzez modulowanie metabolizmu, trawienia, wydzielania insuliny i wrażeń smakowych, by wymienić tylko kilka czynników. Podwzgórze boczne jest również silnie konserwowane u różnych gatunków, a zatem nadaje się do modelowania różnych aspektów zachowań żywieniowych ludzi. Więc kiedy myślisz o zwiększonym jedzeniu, pomyśl o zwiększonej aktywności w bocznym podwzgórzu.

Związek ten został po raz pierwszy udowodniony we wczesnych badaniach na zwierzętach innych niż ludzie, które wykazały, że gryzonie z uszkodzonym bocznym podwzgórzem często odmawiały jedzenia i odwrotnie, jak można się spodziewać, stymulowanie lub aktywowanie tego regionu wywoływało nienasycone jedzenie. Specyfika związku między jedzeniem a bocznym podwzgórzem została od tamtego czasu dogłębnie zbadana i te szczegóły wykraczają poza zakres naszej dyskusji. Zapewniamy jednak, że wielu doskonałych neuronaukowców behawioralnych poświęciło niezliczoną liczbę godzin na poinformowanie nas o tym, w jaki sposób podwzgórze boczne pośredniczy w jedzeniu i nagradzaniu pożywienia. Artykuł Rossiego i współpracowników właśnie to robi, pokazując, jak przejadanie się przekształca boczne podwzgórze i jak te zmiany wpływają na to, jak jemy.

Łącząc różne techniki komórkowe, eksperymentatorzy zbadali, czy dieta wysokotłuszczowa wpływa na ekspresję genów w komórkach bocznego podwzgórza. Eksperyment miał na celu porównanie ekspresji genów w komórkach myszy otrzymujących dietę wysokotłuszczową z tymi otrzymującymi normalną dietę. Odkryli zmienioną ekspresję genów w wyniku otyłości w różnych komórkach bocznego podwzgórza. Jednak najsilniejsze zmiany genetyczne wywołane otyłością wystąpiły w komórkach zawierających białko zwane pęcherzykowym transporterem glutaminianu typu 2. Ogólnie rzecz biorąc, komórki te wykorzystują szybko działającą substancję pobudzającą mózg zwaną glutaminianem. Zbadali te komórki dokładniej i odkryli, że reagują na spożycie cukru; jednak skala reakcji zależała od stanu motywacji zwierzęcia: ilość pożywienia, jakiej zwierzę chciało, wpłynęła na to, jak wrażliwe były komórki na cukier.

Wstępne karmienie myszy (stan niskiej motywacji) lub wprowadzenie 24-godzinnego stanu na czczo (stan wysokiej motywacji) przed eksperymentem kontrolowało motywację do pożywienia. Komórki pobudzające w bocznym podwzgórzu zwierząt w stanie niskiej motywacji (nie głodnych) ulegały większej aktywacji po spożyciu cukru niż u zwierząt na czczo. To pokazuje, że sytość pokarmowa wpływa na kodowanie nagrody za pożywienie występujące w bocznym podwzgórzu.

Najbardziej interesujące w profilu kodowania tych pobudzających komórek było to, że dieta wysokotłuszczowa również zmieniała ich szybkość odpowiedzi. Mianowicie, komórki zwierząt na regularnej diecie zachowywały zdolność wykrywania spożycia cukru, ale komórki myszy na diecie wysokotłuszczowej stawały się stopniowo mniej wrażliwe na cukier; w ten sposób zmiana w mózgu.

Odkrycia te są nowe i ekscytujące, ponieważ pokazują, że dieta wysokotłuszczowa zmienia kodowanie nagrody żywnościowej w poszczególnych komórkach bocznego podwzgórza. Co więcej, teraz widzimy, że przewlekła dieta wysokotłuszczowa modyfikuje boczne podwzgórze, hamując ich reakcję nerwową, a tym samym osłabiając endogenny „hamulec” jedzenia. Innymi słowy, dieta wysokotłuszczowa może zmienić mózg i sprzyjać przejadaniu się.