На что намекают наши мозги, когда они заставляют нас есть?

Учёные выявили нейроны, связанные с памятью, которые влияют на поведение приёма пищи.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Metabolism, раскрыло удивительный механизм в мозге, который помогает объяснить, почему люди могут чрезмерно есть даже тогда, когда не голодны. Исследователи выявили специфические нейроны в гиппокампе — области мозга, известной своей связью с памятью — которые хранят детальную информацию о местоположении и типе продуктов, богатых жирами и сахарами. Когда эти нейроны активируются, увеличивается потребление пищи, а их подавление может предотвратить увеличение веса у мышей. Эти находки предполагают, что память, а не только голод или удовольствие, играет мощную роль в том, что и сколько мы едим.
Исследование возглавил Гийом де Лартиг. Его команда поставила цель изучить, как пищевые воспоминания влияют на поведение в отношении диеты. Хотя учёные давно знали, что люди и животные могут запоминать, где найти вкусную пищу, прямая роль память в переедании ранее не была чётко продемонстрирована. В современных условиях, где продукты с высоким содержанием калорий в изобилии доступны и сигналы о еде постоянно присутствуют, исследователи предположили, что системы памяти в мозге могут быть чрезмерно активны, способствуя ожирению.
Гиппокамп известен своей ролью в формировании пространственных и эпизодических воспоминаний — тех, что связаны с конкретными моментами, местами или событиями. Предыдущие исследования намекали на его вовлечённость в регуляцию потребления пищи. Например, повреждения в этой области увеличивают количество еды и массу тела у животных, а у людей с повреждениями гиппокампа могут наблюдаться случаи, когда они едят повторяющиеся приёмы пищи, не помня о последнем. Команда исследователей предположила, что некоторые нейроны гиппокампа могут кодировать не лишь общие сигналы о насыщении или голоде, но и специфические воспоминания о потреблении жиров или сахара.
«Нас интересовало, как память влияет на поведение приёма пищи. Хотя всем известны факторы голода и удовольствия от еды, люди часто едят просто потому, что какое-то внешнее воздействие (например, запах свежего хлеба или вид кусочка торта) вызывает желание, даже когда они не голодны», — сказал де Лартиг, доцент Монельского центра химических чувств и школы медицины Перельмана при Университете Пенсильвании.
«Иногда одно лишь воспоминание о том, что у вас в ящике стола лежит шоколадный батончик, может заставить вас захотеть его съесть. Это привело нас к вопросу: может ли память сама по себе быть достаточной для того, чтобы вызвать желание поесть? И если да, то как мозг хранит и извлекает эти связанные с едой воспоминания?»
Чтобы проверить это, исследователи использовали генетически модифицированных мышей, что позволяло им «помечать» активные нейроны в заднем гиппокампе, когда животные потребляли жир или сахар. Эти нейроны реагировали на сигналы о веществах, попадающих в организм после еды, которые доставлялись непосредственно в кишечник, и активировались через путь связи кишечник-глаз, включающий блуждающий нерв. Они выяснили, что жир и сахар запускали разные группы нейронов, при этом эти две группы в основном не пересекались. Нейроны, реагирующие на жир, сосредоточены в областях гиппокампа, связанных с мотивацией, тогда как нейроны, ответственные за сахар, связаны с пространственной памятью.
Исследователи затем манипулировали этими нейронами различными способами. Когда они активировали нейроны, реагирующие на сахар, у мышей наблюдалось увеличение предпочтения и потребления сладких растворов. Активирование нейронов, реагирующих на жир, имело аналогичный эффект на потребление жиров. Напротив, подавление этих нейронов показало противоположный результат. Мыши с неактивными нейронами памяти о сахаре забывали, где находился сахар, употребляли его меньше и показывали снижение набора веса — даже при высокожировой и высокосахарной диете. Мыши с подавленными нейронами памяти о жирах также потребляли меньше жира и проявляли меньшую мотивацию к получению жировых наград.
В последующих экспериментах команда показала, что нейроны, реагирующие на сахар, функционировали как некий «памятный след» для местоположения пищи. Когда эти нейроны были стимулированы, мыши лучше помнили, где они ранее находили сахар. Но когда нейроны были удалены, эта пространственная память нарушалась, и потребление сахара уменьшалось. Эти эффекты были специфичны для связанных с едой воспоминаний — общие функции памяти оставались неповреждёнными. Тем временем, нейроны, реагирующие на жир, казались усиливающими мотивацию к получению жира. Их подавление снижало для животных готовность прилагать усилия для получения жирных вознаграждений, тогда как стимуляция увеличивала эту мотивацию.
«Стало для нас самым удивительным, как конкретно эти воспоминания устроены. Мозг не просто хранит общее воспоминание о пище, он формирует разные следы памяти для жиров и сахара, используя разные наборы нейронов. Даже более удивительно то, что эти две группы нейронов по-разному влияют на поведение: воспоминания о сахаре помогают мозгу помнить, где найти сахар, в то время как воспоминания о жирах увеличивают мотивацию его добыть».
Помимо влияния на немедленный выбор пищи, эти нейроны также определяли долгосрочное поведение в питании. Мыши с неактивированными нейронами памяти о сахаре ели меньшее количество приёмов пищи в неактивной светлой фазе своего дня и противостояли набору веса на протяжении нескольких недель, несмотря на доступ к высококалорийной пище. Это поведение напоминает некоторые из преимуществ ограниченного во времени питания, что предполагает, что ухудшение памяти о сигналах еды может помочь уменьшить перекусывание и предотвратить переедание.
«Наше исследование показывает, что мозг не только запоминает, где находились высококалорийные продукты, такие как сахар и жир, но что эти воспоминания реально могут заставить вас искать их, даже если вы не голодны. Мы обнаружили специфические нейроны в гиппокампе (центре памяти мозга), которые сохраняют эти пищевые воспоминания, и когда мы активировали или удаляли их у мышей, это изменяло то, сколько и что они ели. Другими словами, сама память способна заставить вас хотеть поесть».
Исследователи утверждают, что их находки открывают новые пути для понимания и лечения ожирения. В то время как много внимания уделялось гормонам аппетита и системам вознаграждения в мозге, это исследование подчеркивает память как ключевой фактор, управляющий поведением приёма пищи. В условиях, когда высококалорийная еда легко доступна и реклама постоянно напоминает нам о прошлых приятных приёмах пищи, структуры памяти могут быть чрезмерно стимулированы, заставляя людей есть даже без чувства голода.
«Системы памяти в гиппокампе развились, чтобы помочь животным находить и запоминать источники пищи, критические для выживания», — говорит первая автор работы Минсин Ян, аспирант Университета Пенсильвании в лаборатории де Лартига. «В современных условиях, где еда изобилует и сигналы повсюду, эти структуры памяти могут способствовать перееданию, внося свой вклад в ожирение».
У исследования есть некоторые ограничения. Оно проводилось на мышах, и хотя гиппокамп выполняет аналогичные функции у людей, требуется больше исследований, чтобы подтвердить, что эти специфические популяции нейронов существуют и функционируют таким же образом. Кроме того, исследователи сосредоточились на отдельных питательных веществах — сахаре и жирах — а не на сложных реальных блюдах. Этот редукционистский подход помогает выявить механизмы, но может не захватывать всю сложность человеческого поведения в отношении еды.
В дальнейшем исследователи надеются выяснить, возможно ли изменить или подавить эти модели питания, основанные на памяти. Если определенные мозговые цепи, кодирующие воспоминания о жирах или сахаре, можно выборочно уменьшить, это может привести к новым стратегиям по снижению нездоровых привычек питания.
«Мы сейчас исследуем, можно ли модифицировать эти поведенческие паттерны, основанные на памяти, что может открыть новые горизонты для помощи людям, которые страдают от переедания или ожирения. Мы ищем способы выборочно увеличивать или уменьшать активность этих нейронов, чтобы точно влиять на то, что мы едим».
«Одним из самых волнующих аспектов этой работы является то, что она ставит под сомнение традиционное мнение о том, что только голод или удовольствие побуждают есть. Мы показываем, что память может быть триггером и что гиппокамп играет центральную роль в этом процессе. Это помогает объяснить, почему мы иногда едим, даже когда не нуждаемся в этом, и почему высококалорийные продукты особенно трудно игнорировать».
Исследование «Отдельные орексигенные ансамбли гиппокампа формируют выбор диеты, улучшая контекстуальную память и мотивацию» было написано Минсином Яном, Арашдипом Сингом, Аланом де Араужо, Молли МаКдаугл, Хиллари Эллис, Лея Декари-Спен и Гийомом де Лартигом.