Ωστόσο λίγοι είναι αυτοί που θα έχουν στο μυαλό τους ένα από τα πιο σημαντικά ερωτήματα της νευροεπιστήμης: Πότε σταματάμε να τρώμε νιώθοντας χορτάτοι και ευχαριστημένοι;
Οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει περιοχές του εγκεφάλου αλλά και συγκεκριμένα κύτταρα που εμπλέκονται στη διαδικασία τερματισμού του γεύματος. Παρ' όλα αυτά ο ακριβής τρόπος με τον οποίο συντονίζεται αυτή η διαδικασία παραμένει σκοτεινός. Τώρα, χρησιμοποιώντας εγκεφαλικές καταγραφές από ποντίκια που έτρωγαν φαγητό, οι ερευνητές εντόπισαν για πρώτη φορά πώς συγκεκριμένοι νευρώνες σε μια περιοχή που ονομάζεται ουραίος πυρήνας της μοναχικής οδού (cNTS) ενεργοποιούνται κατά τη διάρκεια ενός γεύματος για να επιβραδύνουν και τελικά να τερματίσουν το φαγητό.
«Κανείς δεν ήταν πραγματικά σε θέση να το κάνει αυτό σε ξύπνια ζώα στο παρελθόν», λέει ο Nicholas Betley, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, ο οποίος δεν συμμετείχε στην εργασία. Τα ευρήματα, που δημοσιεύονται στο Nature, υποδηλώνουν ότι ο εγκέφαλος διαχειρίζεται μια συντονισμένη αλληλουχία συμπεριφορικών αντιδράσεων στην τροφή καθώς αυτή ταξιδεύει από το στόμα μέσω του γαστρεντερικού σωλήνα και θα μπορούσαν να προσφέρουν νέα στοιχεία για τις διατροφικές συμπεριφορές και διαταραχές των ανθρώπων, προσθέτει.
Προηγούμενες έρευνες σχετικά με το τι προκαλεί τα ζώα να σταματήσουν το φαγητό έχουν επικεντρωθεί σε μεγάλο βαθμό σε δύο τύπους κυττάρων που βρίσκονται στο cNTS. Το ένα είναι οι νευρώνες της ορμόνης απελευθέρωσης προλακτίνης (PRLH), οι οποίοι έχουν συνδεθεί με πολλές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της αναστολής της συμπεριφοράς σίτισης. Ο άλλος είναι οι νευρώνες GCG, οι οποίοι παράγουν το πεπτίδιο-1 που μοιάζει με τη γλυκαγόνη - την ορμόνη που καταστέλλει την όρεξη και μιμείται από τα πρόσφατα δημοφιλή φάρμακα για την απώλεια βάρους, όπως το Wegovy.
Μελέτες σε αναισθητοποιημένα ζώα διαπίστωσαν ότι και οι δύο τύποι νευρώνων ενεργοποιούνται ανταποκρινόμενοι στο αίσθημα πλήρωσης του στομάχου, την οποία οι ερευνητές παρομοιάζουν με το φούσκωμα ενός μπαλονιού στο στομάχι. Όμως τέτοιες τεχνικές αποτελούν φτωχό υποκατάστατο για το τι συμβαίνει στην πραγματικότητα, λέει ο Zachary Knight, νευροβιολόγος και ερευνητής του Ιατρικού Ινστιτούτου Howard Hughes στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Σαν Φρανσίσκο (UCSF). «Δεν έχετε πραγματικά καμία αίσθηση του τι συμβαίνει δυναμικά».
Για να δημιουργήσουν ένα πιο φυσικό περιβάλλον, ο Knight, ο διδακτορικός φοιτητής του UCSF Truong Ly και οι συνεργάτες του τελειοποίησαν μια τεχνική για την καταγραφή σημάτων από μεμονωμένους νευρώνες στο cNTS του εγκεφάλου ενώ τα ποντίκια ήταν ξύπνια. Στη συνέχεια τάισαν τα ζώα με διάφορα είδη στερεών και υγρών τροφών για να δουν πώς -και πότε- ανταποκρίθηκε κάθε ομάδα νευρώνων.
Οι καταγραφές έδειξαν ότι οι νευρώνες του GCG αυξάνουν τη δραστηριότητά τους λίγα λεπτά μετά την έναρξη του φαγητού από το ποντίκι. Η διοχέτευση τροφής ή ακόμη και αέρα στο στομάχι είχε το ίδιο αποτέλεσμα, γεγονός που υποδηλώνει ότι αυτοί οι νευρώνες χρησιμοποιούν τη διαστολή του στομάχου για να παρακολουθούν πόση τροφή έχει καταναλωθεί, λέει ο Ly. Όταν οι ερευνητές χρησιμοποίησαν λέιζερ για να διεγείρουν τεχνητά αυτούς τους νευρώνες σε ζωντανά ποντίκια, τα ζώα φάνηκε να πιστεύουν ότι είχαν ήδη χορτάσει, τρώγοντας πολύ λιγότερο την επόμενη ώρα από ό,τι τα ποντίκια που δεν είχαν χτυπηθεί.
Οι νευρώνες PRLH συμπεριφέρθηκαν μάλλον διαφορετικά. Όπως και σε προηγούμενες έρευνες, η ομάδα διαπίστωσε ότι η έγχυση τροφής στο στομάχι μπορούσε να ενεργοποιήσει αυτά τα κύτταρα. Αλλά όταν τα ζώα αφέθηκαν να φάνε κανονικά, οι νευρώνες ανταποκρίνονταν πολύ περισσότερο στην απλή παρουσία τροφής στο στόμα του ποντικιού. Για να δουν τι ακριβώς ενεργοποιούσε αυτούς τους νευρώνες, οι ερευνητές τάισαν τα ποντίκια με λίπος, ζάχαρη, γλυκαντικά χωρίς θερμίδες και νερό. Οι τρεις πρώτες ουσίες, αλλά όχι το νερό, πυροδοτούσαν τη δραστηριότητα των κυττάρων PRLH δραστηριότητα μέσα σε δευτερόλεπτα. Αυτή η απόκριση υποδηλώνει ότι η γεύση είναι «ένας κρίσιμος παράγοντας που ενεργοποιεί τα κύτταρα κατά τη διάρκεια της σίτισης», λέει ο Ly. Βέβαια, ποντίκια γενετικά τροποποιημένα ώστε να μην έχουν φυσιολογικές λειτουργίες γεύσης παρουσίασαν μειωμένη ενεργοποίηση αυτών των νευρώνων.
Ο Knight και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν επίσης ότι η διέγερση των νευρώνων PRLH έκανε τα ποντίκια να περιορίσουν δραματικά την πρόσληψη τροφής τους εάν, και μόνο εάν, έτρωγαν ενεργά εκείνη τη στιγμή. Με άλλα λόγια, αυτά τα κύτταρα φαίνεται να χρησιμοποιούν τα σήματα γεύσης «όχι για να ελέγξουν πόσο τρώτε συνολικά, αλλά μάλλον για να ελέγξουν πόσο γρήγορα το τρώτε», λέει ο Knight. Συνολικά, τα ευρήματα δείχνουν ότι οι δύο τύποι νευρώνων «συντονίζουν τη συμπεριφορά σίτισης σε δύο διαφορετικές χρονικές κλίμακες, από τον πολύ γρήγορο συντονισμό κάθε μπουκιάς και γλειψίματος, μέχρι τη μεγαλύτερη κλίμακα κορεσμού».
Ο «πολύ λεπτομερής» χαρακτηρισμός αυτών των νευρώνων σε ζώα που βρίσκονται σε εγρήγορση από την ομάδα «είναι ασυνήθιστος στον τομέα», λέει ο νευροεπιστήμονας Haijiang Cai του Πανεπιστημίου της Αριζόνα. Προηγούμενες μελέτες, σημειώνει, εστίαζαν στην ποσότητα της τροφής που καταναλώθηκε και δεν είχαν καταφέρει να ξεχωρίσουν τους ειδικούς για το χρόνο ρόλους των κυττάρων καθώς προχωρούσε το γεύμα. Η έρευνα αποτελεί επίσης μια συναρπαστική τεχνική πρόοδο για τις μελέτες του cNTS, σημειώνει η Lora Heisler, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Aberdeen. Μέχρι τώρα , λέει, «ήταν πραγματικά δύσκολο να έχουμε αξιόπιστες καταγραφές» από αυτή την περιοχή του εγκεφάλου.
Οι ερευνητές προειδοποιούν ότι η μελέτη δεν λέει όλη την ιστορία του τερματισμού του γεύματος. Συγκεκριμένα, ο Σάιμον Λάκμαν, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, αναρωτιέται γιατί οι νευρώνες PRLH θα πρέπει να επιβραδύνουν την κατανάλωση γευστικών τροφών όπως τα λιπαρά και η ζάχαρη. «Συνήθως πιστεύουμε ότι όταν τρώτε ένα εύγευστο φαγητό, η πρόσληψη αυξάνεται για το συγκεκριμένο φαγητό», λέει και προσθέτει πως «υπάρχουν πολλά ακόμα που πρέπει να δουλέψουμε...»
Ο Knight συμφωνεί ότι τα ευρήματα φαίνονται αντιφατικά, αλλά υποθέτει ότι η ταχύτητα κατανάλωσης αντικατοπτρίζει μια πράξη εξισορρόπησης. Μια οδός σηματοδοτεί «αυτό είναι νόστιμο, θα φάω λίγο παραπάνω», λέει και συμπληρώνει πως «την ίδια στιγμή, υπάρχει αυτό το άλλο νευρωνικό σύστημα που λέει: "Περίμενε ένα λεπτό, αυτό έχει πολλές θερμίδες, επιβράδυνε λίγο"».
Ο ίδιος και άλλοι νευροεπιστήμονες τονίζουν επίσης ότι υπάρχουν πιθανώς και άλλες περιοχές του εγκεφάλου και κύτταρα που εμπλέκονται σε αυτές τις συμπεριφορές. Υπάρχουν περίπου 20 τύποι νευρώνων στο cNTS, πολλοί από τους οποίους δεν έχουν ακόμη χαρακτηριστεί σωστά. Και παρόλο που είναι γνωστό ότι τα σήματα από το έντερο μεταδίδονται σε αυτή την περιοχή μέσω του πνευμονογαστρικού νεύρου, δεν είναι σαφές πώς οι νευρώνες PRLH λαμβάνουν πληροφορίες από το στόμα, πώς εξισορροπούν τις πληροφορίες από το στόμα και το στομάχι και πώς μπορεί να ρυθμίζουν δευτερόλεπτο προς δευτερόλεπτο τη διατροφική συμπεριφορά.
«Αυτό ανοίγει έναν ολόκληρο κόσμο ερωτημάτων σχετικά με το τι συμβαίνει με αυτά τα κύτταρα και τα δίκτυα που σχηματίζουν στον υπόλοιπο εγκέφαλο», λέει ο Betley. Για παράδειγμα: «Πώς πηγαίνει στραβά αυτό το σύστημα στην υπερκατανάλωση τροφής;» Αναρωτιέται επίσης αν μπορεί να προσφέρει ευρύτερες γνώσεις σχετικά με τις ανθρώπινες διατροφικές συμπεριφορές και ακόμη να αντιμετωπίσει ερωτήματα όπως: «γιατί θα φάω τόσο πολύ τα Χριστούγεννα; Τι συμβαίνει με τους νευρώνες μου κατά τη διάρκεια αυτού του γεύματος;»
Πηγή: Science.org
