Исследователи нашли вещество в мозге, которое делает выбор между едой и спортом
Исследователи из ETH Zurich обнаружили, что химическое вещество мозга орексин и нейроны, которые его вырабатывают, играют важную роль в принятии решений, таких как выбор между физическими упражнениями и лакомством. Ученые определили орексин как ключевой химический элемент мозга, влияющий на данный выбор.
Исследователи из ETH Zurich расшифровали, какое химическое вещество-мессенджер орексин и нейроны, которые его вырабатывают. Большинство людей, вероятно, однажды принимали решение отказаться от физических упражнений в пользу одного из многочисленных альтернативных соблазнов повседневной жизни.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), 80% подростков и 27% взрослых не получают достаточной физической нагрузки, а ожирение растет не только среди взрослых, но и среди детей и подростков.
«Несмотря на эту статистику, многим людям удается противостоять постоянно присутствующим соблазнам и получать достаточную физическую нагрузку, — говорит Денис Бурдаков, профессор нейронаук в ETH Zurich. — Мы хотели узнать, что именно в человеческом мозге помогает принимать такие решения».
В экспериментах с мышами исследователи смогли показать, что ключевую роль в процессе выбора играет орексин. Он является одним из более чем сотни веществ-мессенджеров, активных в мозге. Другие химические мессенджеры, такие как серотонин и дофамин, были открыты давно, и их роль в значительной степени расшифрована.
С орексином дело обстоит иначе: исследователи открыли его сравнительно поздно, около 25 лет назад, и сейчас шаг за шагом выясняют его функции. Бурдаков — один из ученых, посвятивших свои усилия изучению орексина.
«В нейронауке дофамин — популярное объяснение того, почему мы решаем делать одни вещи, но избегаем других, — говорит Бурдаков. — Этот мозговой мессенджер имеет решающее значение для нашей общей мотивации».
«Однако наши нынешние знания о дофамине не позволяют легко объяснить, почему мы решаем заниматься спортом, а не есть. Наш мозг выделяет дофамин как при приеме пищи, так и при физических нагрузках, но это не объясняет, почему мы выбираем одно, а не другое», — добавил он.
Чтобы выяснить причину, исследователи разработали поведенческий эксперимент для мышей, которые могли свободно выбирать один из восьми вариантов в десятиминутных испытаниях. Среди них было колесо, на котором они могли бегать, и «молочный бар», где они могли насладиться стандартным молочным коктейлем со вкусом клубники.
«Мышам нравится молочный коктейль по той же причине, что и людям: в нем много сахара и жира, и он приятен на вкус», — говорит Бурдаков. В своем эксперименте ученые сравнили разные группы мышей: одну из них составили нормальные мыши, а другую — те, у которых орексиновая система была заблокирована либо с помощью лекарства, либо путем генетической модификации клеток. Без орексина решение принималось в пользу молочного коктейля, и мыши отказывались от физических упражнений.
Мыши с неповрежденной орексиновой системой проводили в два раза больше времени на беговом колесе и в два раза меньше времени в «баре» с молочными коктейлями, чем мыши, чья орексиновая система была заблокирована. Однако поведение двух групп не отличалось в экспериментах, в которых ученые предлагали мышам только беговое колесо или молочный коктейль.
«Это означает, что основная роль орексиновой системы заключается не в том, чтобы контролировать, как много мыши двигаются или как много они едят, — говорит Бурдаков. — Скорее, она играет центральную роль в принятии решения между одним и другим, когда оба варианта доступны».
Исследователи предполагают, что орексин может быть ответственен за принятие такого решения и у людей: известно, что функции мозга, задействованные в этом процессе, практически одинаковы у обоих видов.
«Теперь предстоит проверить наши результаты на людях», — говорит Дарья Пелег-Райбштейн, руководитель группы в ETH Zurich. Она руководила исследованием вместе с Денисом Бурдаковым. Для этого можно было бы обследовать пациентов, у которых по генетическим причинам ограничена система орексина — такое случается примерно у одного из двух тысяч человек.
Такие люди страдают нарколепсией (расстройством сна). Другая возможность — наблюдение за людьми, которые получают препарат, блокирующий орексин. Такие препараты разрешены для пациентов с бессонницей. «Если мы поймем, как мозг регулирует соотношение между потреблением пищи и физической активностью, мы сможем разработать более эффективные стратегии борьбы с глобальной эпидемией ожирения и связанными с ней метаболическими нарушениями», — говорит Пелег-Райбштейн.
«В частности, можно разработать меры, которые помогут преодолеть барьеры для физических упражнений у здоровых людей и тех, чья физическая активность ограничена», —добавила она. Однако Бурдаков отмечает, что эти вопросы будут важны для ученых, занимающихся клиническими исследованиями на людях.
Он и его группа посвятили себя фундаментальным нейробиологическим исследованиям. Далее он хочет выяснить, как нейроны орексина взаимодействуют с остальными частями мозга при принятии решений, подобных тому, которое принимается между физическими упражнениями и перекусом.
Ранее сообщалось, что в мозге обнаружили «нейроны-зомби». Мозжечок играет ключевую роль в том, как мы учимся, адаптируя наши действия на основе прошлого опыта. Однако как именно происходит это обучение, до сих пор неизвестно. Исследование, проведенное группой специалистов из Фонда Шампалимо, внесло ясность в этот вопрос, обнаружив данные нейроны. Эти живые, но функционально измененные нейроны помогли углубить понимание важнейших сигналов мозжечка.
