После 24-часового голодания типичная лабораторная мышь проводит много времени за едой. Удивительно, но это не то, что увидел Джей М. Патель, когда изучал базальные цепи переднего мозга у мышей.
Когда я присоединился к лаборатории доктора Бенджамина Аренкиля, они только что обнаружили уникальный набор цепей в базальной части переднего мозга, области, отдельной от гипоталамуса, области мозга, которая обычно регулирует, сколько вы едите, в зависимости от того, сколько вы едите. энергию, которую вы тратите», - сказал Патель, студент программы подготовки медицинских ученых-нейробиологов (М. D./Ph. D.) в Медицинском колледже Бейлора. «Я хотел выяснить, что на самом деле делают эти схемы, связанные с питающим центром мозга».
Используя передовые технологии, в том числе протоколы микроэндоскопической визуализации, Патель и его коллеги сначала исследовали, какие типы стимулов активируют цепи. Регистрируя активность нейронов, Патель обнаружил, что запахи пищи сильно активируют часть нейронов в базальных отделах переднего мозга, идентифицированную по экспрессии молекулы vGlut2.
"Это было очень интересно, потому что мы знаем, что обоняние может стимулировать аппетит. Например, понюхав десерт, вы можете захотеть его съесть, даже если вы только что сытно поели. Или, наоборот, понюхав испорченное блюдо, ты его не съешь, даже если очень проголодался", - сказал Патель.
Хотя исследователи знали, что восприятие пищевых запахов само по себе может влиять на активность нейронов в гипоталамусе, было неясно, как восприятие запаха передается в гипоталамус. Они были взволнованы возможностью того, что новые базальные цепи переднего мозга vGlut2+ могут дать ответ.
Удивительные результаты Патель и его коллеги изучили эффект специфической активации нейронов vGlut2+ в базальных отделах переднего мозга и наблюдали резкое изменение пищевого поведения у мышей.
«Удивительно, но через четыре-пять дней после начала эксперимента мыши начали быстро терять вес», - сказал Патель.
Исследователи определили, что быстрая потеря веса животных не может быть объяснена метаболической дисфункцией, поскольку они не обнаружили различий между уровнями гормонов гипофиза или щитовидной железы, а также уровнями глюкозы, инсулина или лептина между экспериментальными животными. и контрольные группы. Мыши быстро теряли вес, потому что перестали есть.
«Они не ели, даже когда были голодны, что мы нашли примечательным, потому что животные вынуждены есть, чтобы выжить», - сказал Патель. Интересно, что дальнейшие эксперименты показали, что естественные неприятные запахи оказывали более сильное влияние на vGlut2+ базальные нейроны переднего мозга, чем только пища, вызывая у мышей поведение избегания пищи.
«Казалось, что животные боялись еды», - сказал Патель. «Несмотря на то, что они были голодны, они избегали мест, где ставили еду».
«Мы определили мозговой контур, управляемый нейронами vGlut2+ в базальных отделах переднего мозга, который подавляет аппетит, когда он активен, и стимулирует пищевое поведение, когда он неактивен», - сказал Патель. «Мы также определили, что эта цепь, образованная всего парой тысяч нейронов, участвующих в восприятии внешнего мира, связана с пищевым поведением, регулируемым гипоталамусом, и подавляет его».
«Мы считаем, что эта работа имеет потенциальные последствия, выходящие за рамки пищевого поведения и физиологии мышей», - сказал Аренкил, доцент нейробиологии, молекулярной и человеческой генетики и стипендиат Макнейра в Бэйлоре. Он также является членом Неврологического научно-исследовательского института Яна и Дэна Дунканов при Детской больнице Техаса. «Эта цепь тесно связана с тем, как наш мозг воспринимает внешний мир и передает эту информацию в гипоталамус, таким образом, связываясь с такими аспектами физиологии, как кормление, которое связано с расстройствами пищевого поведения, связанными со многими нейропсихиатрическими состояниями».
Чтобы прочитать все подробности этой работы, перейдите в журнал eLife.
Среди других участников этой работы Джессика Суонсон, Кевин Унг, Александр Херман, Элизабет Хэнсон и Джошуа Ортис-Гузман, все они связаны с Медицинским колледжем Бэйлора; Дженнифер Селевер (в Неврологическом научно-исследовательском институте Бэйлора и Яна и Дэна Дунканов, Техасская детская больница); и Цинчунь Тонг из Центра медицинских наук Техасского университета, Хьюстон.