Хемогенетическая активация нейронов гипоталамуса повысила аппетит макак

Корейские исследователи показали на макаках, что хемогенетическая стимуляция ГАМКергических нейронов латерального гипоталамуса стимулирует аппетит и пищевое поведение, направленное на вкусную еду. После активации этих нейронов функциональная связь между латеральным гиппокампом и лобными областями увеличивалась, а между областями префронтальной коры — уменьшалась. Результаты опубликованы в журнале Neuron.

В латеральном гипоталамусе находится центр голода — повреждение этой области приводит к потере аппетита и истощению, а стимуляция — напротив, к увеличению потребления пищи и ожирению. Считается, что основную роль в пищевой мотивации и поведении играют ГАМКергические нейроны латерального гипоталамуса (LHA^GABA); их стимуляция у грызунов приводит к увеличению аппетита и усилению грызущего поведения — причем грызут животные не только пищу, но и несъедобные предметы. Также недавно ученые обнаружили, что у людей с ожирением объем гипоталамуса больше, чем у людей с нормальным весом. Однако на людях или нечеловеческих приматах работа ГАМКергических нейронов гипоталамуса не изучалась.

Чтобы закрыть этот пробел, Чой Хен Джин (Hyung Jin Choi) и его коллеги из Сеульского национального университета и других университетов Южной Кореи провели исследование на взрослых самках макаков-резусов (Macaca mulatta), живущих в Национальном исследовательском центре приматов Корейского научно-исследовательского института биологических наук и биотехнологий (KRIBB). Они хемогенетически активировали ГАМКергические нейроны латерального гипоталамуса трех макак, убедились в том, что воздействуют на нейроны избирательно, после чего предложили макакам помидоры черри и пищу, богатую жирами и сахаром.

Голодные обезьяны, чьи нейроны стимулировали препаратом, проводили гораздо больше времени возле кормушки, чаще тянулись к еде руками, очищали ее, подносили ко рту и ели. Когда те же эксперименты провели с сытыми макаками, вкусная еда по-прежнему интересовала их чуть сильнее, однако здесь разница между состояниями без стимуляции и с ней была незначительной. Если же голодным обезьянам после стимуляции LHA^GABA предлагали воду, их обычную пищу или несъедобные предметы, их поведение не менялось.

Затем ученые проверили, будут ли макаки более мотивированы получить пищевую награду после стимуляции LHA^GABA. Для этого одну из испытуемых посадили перед сенсорным экраном, на котором появлялись цветные фигуры. Когда макака касалась изображения, она получала сладкую гранулу. После стимуляции нейронов гипоталамуса обезьяна касалась экрана быстрее, и быстрее хватала гранулы. Кроме того, после стимуляции она чаще касалась экрана просто так — в промежутках между появлениями фигур, когда награда не предоставлялась. Таким образом, стимуляция LHA^GABA увеличила мотивацию получить пищевую награду. Когда ученые заменили сладкие гранулы на воду, обезьяна все еще быстрее касалась фигур на экране, но не спешила слизывать воду и реже касалась экрана просто так.

Чтобы выяснить, как стимуляция LHA^GABA влияет на функциональные связи в мозге, ученые провели функциональную МРТ для двух обезьян в состоянии покоя до и после вмешательства. Они обнаружили, что стимуляция ГАМКергических нейронов латерального гипоталамуса увеличивает связи между латеральным гипоталамусом и лобными областями, в то время как связность между областями префронтальной коры уменьшается. Поскольку префронтальная кора отвечает за тормозящий контроль, эти функциональные изменения могут влиять на изменения в поведении.

Авторы заключили, что активация LHA^GABA действует на приматов примерно так же, как и на грызунов. Основное отличие заключается в том, что грызуны после стимуляции этих нейронов начинают грызть все подряд — от вкусной и невкусной еды до древесины, а вот макаки начинают проявлять повышенный интерес только к вкусной пище. Это может быть связано с анатомическими или физиологическими различиями между грызунами и приматами, с эффективностью хемогенетической активации или же с тем, что интеллект и самоконтроль приматов выше, чем у грызунов — и поэтому они могут демонстрировать меньше аберрантного поведения. Ограничением работы ученые назвали небольшое количество испытуемых: чтобы подтвердить полученные результаты, эксперименты нужно будет повторить на большей выборке.

Аппетит регулирует не только гипоталамус. Ранее ученые выяснили, что тяга людей к одновременно сладкой и жирной пище может объясняться повышенной активностью полосатого тела — части системы вознаграждения мозга.