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 (LHAGABA); 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 LHAGABA 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 LHAGABA. 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 LHAGABA 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 LHAGABA 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 LHAGABA 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.

Источник: N+1

Фото: Hyung Jin Choi et al., / Neuron, 2024