Эксперимент на мышах показал, что мозг делит время приема пищи на четыре этапа

Исследование мозга мышей выявило неврологическую эстафету, разворачивающуюся во время еды, разделяющую активность на четыре отдельные фазы, которые гарантируют, что животные не съедят слишком много или слишком мало. Исследование опубликовано в журнале Journal of Neuroscience.

Хотя исследование не определяет точные физиологические сигналы, определяющие каждое действие, его результаты указывают на сложное взаимодействие поощрений и торможений, которое начинается с первого вкусного кусочка, который мы кладем в рот, и заканчивается последним укусом.

Применительно к человеческому мозгу это открытие может помочь объяснить некоторые случаи расстройств пищевого поведения и открыть путь к новым формам лечения.

Исследователи из Университета Эрлангена-Нюрнберга (FAU) и Кельнского университета в Германии изучили частоту нейронной активности в латеральном гипоталамусе мозга — области, которая играет центральную роль в регуляции врожденного поведения, включающего прием пищи, исследование и социализацию как у мышей, так и у людей.

Команда выделила четыре различных набора нейронов, которые активизируются один за другим, предположительно, выполняя ряд проверок для регулирования потребления энергии и подачи сигнала о том, что пора заканчивать прием пищи.

«Когда мы едим, мы быстро переключаемся с того, что мы называем «аппетитным» поведением на «потребительское» поведение», — говорит нейробиолог Алексей Пономаренко из 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 необходимое количество энергии».

Исследователи использовали алгоритмы искусственного интеллекта, чтобы определить, какие нейроны были активны и когда, на основе показаний, полученных от имплантированных электродов. Это выявило ключевые нейроны в латеральном гипоталамусе, которые коллективно колеблются на частотах, которые менялись в зависимости от выполняемой активности.

Были идентифицированы четыре отдельные группы нейронов, активирующихся последовательно по общей частоте, что способствовало их способности обмениваться информацией во время кормления.

«Теперь нам удалось показать, что группы нейронов, участвующие в приеме пищи, взаимодействуют на одних и тех же частотах», — говорит Пономаренко. «Напротив, группы нейронов, отвечающие за другие виды поведения, такие как исследование окружающей среды или социальное взаимодействие, предпочитают общаться по другому каналу».

Кормление включает в себя множество сигналов, сочетающих ощущения «хорошего самочувствия», которые побуждают нас продолжать есть, с признаками того, что мы уже наелись. Неясно, какие сигналы запускают те или иные наборы нейронов, но исследователи полагают, что они могут собирать и передавать физиологическую информацию о вместимости желудка, уровне сахара в крови и колебаниях уровня гормонов голода.

Конечно, все это необходимо проверить на людях, но сходство между физиологией мыши и человека означает, что, скорее всего, в нашем мозге происходит похожая активность, которая дает нам знать, когда настало время кормления (а когда нет).

Далее исследователи хотят проверить, можно ли вручную управлять этой нейронной эстафетой с помощью света в методе, известном как оптогенетика . Команда ожидает, что более тщательный анализ этой мозговой схемы может открыть новые возможности для понимания расстройств пищевого поведения — состояний, которые напрямую влияют на ежедневную деятельность человека по приему пищи.

«У мышей колебательное поведение нейронов может быть еще более непосредственно затронуто оптогенетическими манипуляциями», — говорит Пономаренко. «Сейчас мы планируем провести дополнительное исследование, чтобы выяснить, как это влияет на их пищевое поведение».