Ученые выявили поразительное влияние вредной пищи на центр вознаграждения мозга

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Neuropharmacology, проливает свет на то, как употребление высококалорийной, сладкой и жирной «вредной» пищи влияет на работу мозга и поведение. Исследователи обнаружили, что эти диеты не только изменяют нейронные пути, но и влияют на поведение, связанное с поиском пищи, особенно у крыс, склонных к ожирению. Это открытие может иметь значительные последствия для понимания ожирения и разработки стратегий борьбы с ним.

С ростом уровня ожирения во всем мире крайне важно понять, как диеты с высокой калорийностью влияют на работу и поведение мозга. Предыдущие исследования показали, что такие диеты могут изменять функцию мозговых центров вознаграждения, особенно прилежащего ядра. Прилежащее ядро является ключевым регионом мозга, участвующим в схеме вознаграждения, играя ключевую роль в обработке приятных стимулов и подкреплении поведения. Оно особенно важно для высвобождения дофамина, который влияет на мотивацию, удовольствие и поведение, направленное на поиск вознаграждения.

Однако мало что известно о том, как изменения в прилежащем ядре, вызванные диетой, различаются у людей, склонных к ожирению, и у тех, кто устойчив. Целью данного исследования было изучить эти различия и понять, как потребление вредной пищи и последующее лишение ее влияют на поведение поиска пищи и нейронную пластичность.

Исследование проводилось с использованием самцов крыс, селективно выведенных либо склонными к ожирению, либо устойчивыми к ожирению. Эти крысы были разделены на три группы: те, кого кормили стандартной лабораторной едой, те, кому давали свободный доступ к специально приготовленной диете из вредной пищи, и те, кого кормили вредной пищей, за которой следовал период лишения, когда у них был доступ только к стандартной лабораторной пище. Диета из вредной пищи состояла из пюре, приготовленного из картофельных чипсов Ruffle, печенья Chips Ahoy, Nesquik, арахисового масла Jiff и стандартной лабораторной еды, разработанной для имитации высококалорийной, высокожирной человеческой диеты.

Поведенческие эксперименты включали в себя павловское обусловливание, инструментальное обучение и тестирование для оценки поиска пищи и мотивации. В павловском обусловливании крысы учились связывать определенный сигнал с доставкой пищевых гранул. Инструментальное обучение включало нажатие рычага для получения пищевых гранул, при этом исследователи измеряли, сколько раз крысы нажимали рычаг, чтобы оценить их мотивацию к поиску пищи. Кроме того, проводились тесты свободного потребления, чтобы измерить, сколько пищи потребляли крысы, когда им предоставлялся свободный доступ к гранулам, как в нормальных условиях, так и после периода ограничения пищи.

Для изучения изменений в работе мозга ученые провели электрофизиологические исследования ex vivo, сосредоточившись на передаче CP-AMPAR в прилежащем ядре. Передача CP-AMPAR включает активность кальций-проницаемых рецепторов AMPA, которые усиливают синаптические реакции на нейротрансмиттер глутамат. Эти рецепторы играют ключевую роль в синаптической пластичности, влияя на обучение, память и поведение, связанное с вознаграждением.

Исследование выявило отчетливые поведенческие и нейронные изменения, вызванные диетой с вредной пищей, особенно у склонных к ожирению крыс. В поведенческих экспериментах все крысы продемонстрировали схожую мотивацию к работе при предъявлении пищевого сигнала во время тестов на условное подкрепление.

Однако в ходе инструментальных тестов реагирования выявились различия. Крысы, склонные к ожирению, которых кормили нездоровой пищей, демонстрировали меньшее нажатие на рычаг по сравнению с теми, кого кормили стандартной едой, что указывает на более низкую мотивацию к поиску пищи, когда она была в свободном доступе.

Однако когда за вредной пищей следовал период лишения, у этих склонных к ожирению крыс наблюдалось более частое нажатие на рычаг и поисковое поведение, что позволяет предположить, что период лишения повысил их мотивацию к поиску пищи.

Напротив, крысы, устойчивые к ожирению, не показали существенных изменений в поведении поиска пищи после лишения вредной пищи, что подчеркивает ключевое различие между двумя группами. Тесты свободного потребления дополнительно подтвердили эти выводы, поскольку склонные к ожирению крысы, которые испытали лишение вредной пищи, потребляли больше пищевых гранул после периода ограничения пищи по сравнению с теми, кого постоянно кормили вредной пищей или стандартным кормом.

Электрофизиологические исследования дали представление о нейронных механизмах, лежащих в основе этих поведенческих изменений. Исследователи обнаружили повышенную передачу CP-AMPAR в прилежащем ядре у склонных к ожирению крыс после лишения вредной пищи, но не у устойчивых к ожирению крыс.

Этот эффект был специфичен для входов из медиальной префронтальной коры (mPFC), но не базолатеральной миндалины (BLA). Кроме того, снижение активности входов mPFC-to-NAc посредством фармакологического ингибирования или оптогенетических методов было достаточным для рекрутирования CP-AMPARs в прилежащем ядре у склонных к ожирению крыс.

Эти результаты показывают, что история потребления нездоровой пищи и последующее лишение ее может привести к значительным нейронным и поведенческим изменениям, особенно у людей, склонных к ожирению. Исследование подчеркивает важность понимания того, как пластичность, вызванная диетой, в путях вознаграждения мозга способствует ожирению, и предлагает потенциальные цели для вмешательств, направленных на смягчение последствий диет, способствующих ожирению.

«Эти данные предоставляют дополнительные доказательства того, что взаимодействие между предрасположенностью и нейроповеденческой пластичностью, вызванной диетой, вероятно, способствует набору веса и поддержанию ожирения», — заключили исследователи. «В свете современной культуры питания эти данные также подчеркивают важность понимания долгосрочных изменений, которые происходят после прекращения употребления сладкой и жирной пищи, и закладывают основу для будущих исследований, связывающих эти синаптические изменения с поведенческими результатами. Наконец, данные здесь впервые демонстрируют, что снижение возбуждающей передачи может рекрутировать синаптические CP-AMPAR в срезах мозга взрослого человека и NAc. Таким образом, эти данные открывают новые возможности понимания механизмов, лежащих в основе рекрутирования CP-AMPAR в NAc, которые, вероятно, включают механизмы синаптического масштабирования».