Ученые раскрыли новые детали о том, как группа специализированных нейронов мозга, продуцирующих меланин-концентрирующий гормон (MCH), влияет на пищевое поведение. Исследование демонстрирует, что эти нейроны усиливают ощущение удовольствия от приема пищи. Однако их активация не приводит к увеличению общего потребления еды, что указывает на разделение механизмов, отвечающих за удовольствие от еды и сам процесс питания.
MCH-нейроны располагаются в латеральном гипоталамусе и неопределенной зоне мозга. Эти клетки производят нейропептид меланин-концентрирующий гормон, регулирующий различные аспекты поведения, в том числе, питание, сон и переживание удовольствия. Одной из их особенностей является способность передавать сигналы в разные части мозга.
Ранее было установлено, что активация MCH-нейронов может вызывать повышение аппетита и набор веса у животных. Однако их роль в так называемом не-гомеостатическом питании, то есть приеме пищи ради удовольствия, а не из-за голода, оставалась малоизученной.
Кэтрин Фурман из Мичиганского института нейробиологии отмечает, что ей всегда было интересно, почему люди или животные выбирают те или иные действия — от работы и отдыха до еды и сна. Углубляясь в изучение MCH-нейронов, команда исследователей смогла уточнить их роль, сосредоточившись на небольшой подгруппе клеток, связанных с наградной системой мозга.
Для оценки этой связи ученые сосредоточились на прилежащем ядре — ключевой области мозга, связанной с обработкой удовольствия и вознаграждения. С помощью генетически модифицированных мышей, способных точно регулировать активность MCH-нейронов, и оптогенетики — метода, использующего свет для активации нейронов, — исследователи изучали поведенческие изменения.
В ходе экспериментов мыши находились в среде с автоматизированными кормушками, которые регистрировали количество съеденной пищи во время активации MCH-нейронов. Также проводился тест, где животные могли выбирать между разными сочетаниями пищи и нейронной стимуляции. Например, они могли получать только корм, только стимуляцию нейронов или обе опции одновременно.
Результаты показали, что активация MCH-нейронов в прилежащем ядре не вызывала увеличения общего потребления пищи. Вместо этого активация усиливала воспринимаемую ценность еды: мыши предпочитали те варианты, где еда сопровождалась стимуляцией. Это указывает на то, что MCH-нейроны увеличивают наградную ценность пищи, не стимулируя аппетит напрямую.
Профессор Кристиан Берджесс, соавтор исследования, был удивлен этим открытием, поскольку предыдущие работы предполагали, что MCH-нейроны стимулируют аппетит. Новейшие методы, такие как оптогенетика, показали, что активация всей популяции этих нейронов может даже снижать потребление пищи, что идет вразрез с ранними гипотезами.
Интересно, что активация MCH-нейронов не оказала влияния на фазы быстрого сна, хотя ранее было доказано, что эти клетки в других участках мозга способствуют улучшению сна. Это подчеркивает, что разные проекции MCH-нейронов выполняют уникальные функции. Например, нейроны, связанные с прилежащим ядром, влияют исключительно на награду, не затрагивая сон или базовые механизмы питания.
Эксперты также обнаружили различия в реакции самцов и самок мышей на активацию MCH-нейронов. У самцов наблюдался более выраженный эффект, что вызывает интерес к дальнейшему изучению половых различий в работе мозга.
Хотя исследование открывает новые горизонты, ученые подчеркивают его ограничения. Оптогенетика, используемая для активации нейронов, представляет собой искусственный метод, который не всегда точно воспроизводит естественные процессы. Однако эта техника позволяет выявить потенциал нейронов и их роль в регуляции поведения.
Будущие исследования могут сосредоточиться на взаимодействии MCH-нейронов с другими областями мозга и нейротрансмиттерами. Эти клетки участвуют в регулировании множества процессов — от обучения и сна до тревожности. Расширение знаний в этой области может привести к созданию новых методов лечения расстройств, связанных с перееданием и ожирением.
По мнению Фурман, понимание того, как мозг принимает решения о приеме пищи, является важным шагом для разработки эффективных терапий. В современных условиях многие люди едят не из-за голода, а под влиянием вкусовых предпочтений, доступности еды или эмоциональных факторов. Исследование этих механизмов может помочь в борьбе с расстройствами пищевого поведения и ожирением.
Ранее ученые объяснили, как память влияет на переедание.