Процесс приема пищи, по-видимому, организован на клеточном уровне как эстафета: во время еды эстафета передается между различными командами нейронов, пока мы не потребим необходимое количество энергии. К такому выводу пришли ученые из Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU). Благодаря этому сложному механизму мозг, вероятно, следит за тем, чтобы мы не ели слишком мало и не слишком много. Сбои в этом процессе могут привести к расстройствам пищевого поведения, таким как анорексия или компульсивное переедание. Результаты опубликованы в журнале Journal of Neuroscience.
Чтобы выжить, нам необходимо регулярно восполнять запасы энергии, принимая пищу. Этот процесс координируется в гипоталамусе, важном центре управления в мозге. Гипоталамус постоянно получает важную информацию от нашего тела и окружающей среды, например, день сейчас или ночь, или низкий уровень сахара в крови. Основываясь на этих данных, он запускает определенные врожденные модели поведения, например, ложимся спать, когда темно, или направляемся к холодильнику, когда мы голодны.
Но как мозг следит за тем, чтобы мы не прекращали есть, когда первоначальный голод утихает, а рецепторы растяжения в желудке сигнализируют о поступлении пищи? «Когда мы едим, мы быстро переключаемся с того, что мы называем «аппетитным» поведением на «потребительское» поведение», — говорит профессор Алексей Пономаренко из Института физиологии и патофизиологии FAU. «Мы мало знаем о том, как мозг контролирует продолжительность этой фазы потребления. Она не должна быть ни слишком длинной, ни слишком короткой, чтобы мы получали нужное количество энергии».
Под руководством профессора Пономаренко ученые FAU совместно с командой из университетской клиники Кельна исследовали, что происходит в мозге во время еды. Исследователи изучали гипоталамус мыши, который по своей структуре похож на гипоталамус человека. «Мы проанализировали электрическую активность определенной области гипоталамуса с помощью метода искусственного интеллекта», — объясняет математик Махса Альтафи, докторант FAU и соавтор исследования. «Это позволило нам определить, какие нейроны активизируются — то есть генерируют электрические импульсы — в определенные моменты во время приема пищи».
Ученый смог выделить четыре отдельные группы нейронов, которые последовательно активизируются во время процесса еды. Эти группы нейронов работают вместе, как бегуны-эстафетники, каждая из которых участвует в разных фазах гонки. «Мы подозреваем, что эти группы по-разному взвешивают информацию, которую они получают от тела, например, уровень сахара в крови, количество гормонов голода и степень наполненности желудка», — говорит профессор Пономаренко. Четвертая группа, например, может придавать больше веса датчикам растяжения, чем первая группа. «Вот так гипоталамус может гарантировать, что мы едим не слишком мало и не слишком много».
Исследователи также рассмотрели, как нейроны в каждой команде общаются друг с другом. Давно известно, что нейроны имеют ритм активности: есть моменты, когда они особенно возбудимы, и моменты, когда они едва активизируются. Эти фазы регулярно чередуются — часто десятки раз в секунду или больше. Чтобы общаться, нейроны должны колебаться в одном и том же ритме. Это как использование рации: оба устройства должны быть настроены на одну и ту же частоту, иначе вы услышите только помехи.
«Теперь мы смогли показать, что группы нейронов, участвующих в приеме пищи, все общаются на одних и тех же частотах», — говорит профессор Пономаренко. «Напротив, группы нейронов, отвечающие за другие виды поведения, такие как исследование окружающей среды или социальное взаимодействие, предпочитают общаться на другом канале». Это, вероятно, облегчает нейронам, участвующим в приеме пищи, обмен информацией и остановку процесса приема пищи в нужное время. Это открытие может даже иметь терапевтический потенциал: уже сейчас можно влиять на ритм нейронов извне, например, с помощью осциллирующих магнитных полей. Возможно, таким образом можно улучшить коммуникацию этих «команд питания». В случае успеха это может помочь облегчить расстройства пищевого поведения — по крайней мере, на это есть долгосрочная надежда.
«У мышей колебательное поведение нейронов может быть еще более непосредственно затронуто оптогенетическими манипуляциями», — объясняет Пономаренко. «Сейчас мы планируем провести дополнительное исследование, чтобы выяснить, как это влияет на их пищевое поведение».
Наши противники утверждают (сами, их никто за язык не тянул), что сражаются против нас на двух фронт...
Ученые разных стран пытаются разгадать секреты суперэйджеров. Это люди, которые в 80 лет и больше со...
- Петрович, слышал, Литва нам объявила бойкот, не будет продавать вязальные спицы. Твоя жена, ты говорил, вяжет... Как же ей теперь жить?
- Плевать мы хотели. Она вообще электродами вяжет.
Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,
информационных технологий и массовых коммуникаций. При использовании, полном или частичном цитировании материалов
planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с точкой зрения редакции.
На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления
информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет",
находящихся на территории Российской Федерации)".