Животные используют свое обоняние, чтобы ориентироваться в мире – чтобы найти пищу, унюхать товарищей и уловить опасность. Но когда голодное животное чувствует запах еды и члена противоположного пола одновременно, что делает ужин более привлекательным вариантом? Что именно такого в запахе еды, который говорит: «Выбери меня?»
Исследования исследователей Гарвардской медицинской школы проливают свет на нейробиологию, лежащую в основе пищевого влечения, и на то, как голодные мыши предпочитают уделять внимание одному объекту в своей среде.
В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature , Стивен Либерлес и соавтор Нао Хорио определили путь, который способствует привлечению пищевых запахов по сравнению с другими обонятельными сигналами.
В серии экспериментов исследователи сосредоточились на сигнальной молекуле под названием нейропептид-Y (NPY), секретируемой регулирующими голод нейронами в область мозга, известную как таламус, которая регулирует ряд физиологических функций, включая передачу сенсорных функций. информация к коре.
«Оказывается, определенные нейроны« слушают »состояние голода посредством высвобождения в таламусе нейромедиатора, называемого NPY, – сказал Либерлес, профессор клеточной биологии в Институте Блаватника в HMS и исследователь из Медицинского института Говарда Хьюза.
Выбор между едой и романтикой
«У мышей и пищевые запахи, и половые феромоны привлекательны, но имеют отношение к различным физиологическим побуждениям», – сказал Хорио, научный сотрудник лаборатории Либерлеса. «Это говорит о том, что запахи активируют параллельные нейронные цепи, которые сформированы физиологической потребностью».
Чтобы точно определить путь, по которому мышь может принимать решения, основанные на потребностях, Хорио построил эксперимент. Для начала она поместила мышей в вольер с двумя портами запаха : один из них источал запах мышиного корма, а другой источал феромоны от мыши противоположного пола. Хорио отметил продолжительность времени, в течение которого мышь задерживалась над каждым портом, причем большее время указывало на предпочтения животного.
Ученые отметили, что кормленные мыши с полным животом находили пищевые запахи и феромоны столь же привлекательными, но голодные мыши демонстрировали сильное предпочтение пищевых запахов. Сытые мыши, которые ранее подвергались воздействию потенциального партнера, демонстрировали явное предпочтение половым феромонам, в то время как голодные мыши – нет. Почему голод изменил выбор?
Освещая химию пищевого аттракциона
Нейроны в гипоталамусе, крошечной миндалевидной железе, спрятанной глубоко в головном мозге, испускают молекулу, известную как агути-связанный пептид (AGRP). Известно, что эти нейроны вызывают тягу к еде. Чтобы изучить действие нейронов, секретирующих AGRP, исследователи использовали метод, известный как оптогенетика, который позволяет ученым включать и выключать нейроны с помощью света. Эксперименты показали, что даже у накормленных животных активация нейронов AGRP побуждает мышей исследовать пищевые запахи, как если бы они были голодны.
У нейронов AGRP есть ответвления, которые распространяются далеко и широко, поэтому исследователи задались вопросом, какие области мозга стимулировались. Дальнейшие эксперименты показали, что несколько терминалов нейронов AGRP по всему мозгу были активированы, но только терминалы, расположенные в области, известной как паравентрикулярный таламус, изменили предпочтение запаха пищи. Когда они это сделали, мышей, которые не были голодны, привлекла еда. Напротив, подавление проекций AGRP в этой области таламуса снижает привлекательность пищевого запаха у голодных мышей.
«Это наблюдение привело нас к мысли, что постоянная стимуляция нейронов AGRP, происходящая во время голодания, усиливает притяжение пищевого запаха за счет постоянной передачи сигналов нижестоящим нейронам», – сказал Либерлес.
Последним препятствием было определить, требуется ли какой-либо из трех основных нейротрансмиттеров, выделяемых нейронами AGRP – AGRP, NPY и GABA, для зависящего от голода влечения запаха, и если да, то какой именно.