Холод заставляет мозг повышать аппетит
Нейробиологи из Scripps Research определили мозговые цепи, которые заставляют млекопитающих хотеть есть больше, когда они подвергаются воздействию низких температур. Млекопитающие автоматически сжигают больше энергии для поддержания нормальной температуры тела при воздействии холода. Это активируемое холодом увеличение расхода энергии вызывает усиление аппетита и аппетита, хотя конкретный механизм, контролирующий это, был неизвестен.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, исследователи определили группу нейронов, которые работают как «переключатель» для этого поведения мышей, связанного с холодом и поиском пищи. Открытие может привести к потенциальным терапевтическим средствам для метаболического здоровья и потери веса.
«Это фундаментальный адаптивный механизм у млекопитающих, и нацеливание на него будущих методов лечения может позволить усилить метаболические преимущества холода или других форм сжигания жира», — говорит старший автор исследования Ли Е.
Поскольку воздействие холода приводит к усиленному сжиганию энергии, чтобы согреться, погружение в холодную воду и другие формы «холодовой терапии» изучались как методы снижения веса и улучшения метаболического здоровья. Одним из недостатков холодовой терапии является то, что реакция человека на холод не предназначена для потери веса (эффект, который мог быть смертельным во время частых периодов нехватки пищи в досовременные времена). Холод, как диета и физические упражнения, повышает аппетит, противодействуя эффекту потери веса. В исследовании ученые намеревались определить схемы мозга, которые опосредуют это повышение аппетита, вызванное холодом.
Одно из их первых наблюдений заключалось в том, что с наступлением низких температур мыши увеличивают свой поиск пищи только после задержки примерно в шесть часов, что позволяет предположить, что это поведенческое изменение не является просто прямым результатом ощущения холода.
Используя методы, называемые полной очисткой мозга и световой микроскопией, исследователи сравнили активность нейронов в мозге в холодных и теплых условиях. Вскоре они сделали ключевое наблюдение: в то время как большая часть активности нейронов в мозге была намного ниже в условиях холода, части области, называемой таламусом, демонстрировали более высокую активность.
В конце концов, команда сосредоточилась на конкретном кластере нейронов, называемом мечевидным ядром средней линии таламуса, показав, что активность этих нейронов резко возрастает в холодных условиях непосредственно перед тем, как мыши пробуждаются от вызванного холодом оцепенения в поисках пищи. Когда в начале холодового состояния было доступно меньше пищи, увеличение активности мечевидного ядра было еще больше, что позволяет предположить, что эти нейроны реагируют на дефицит энергии, вызванный холодом, а не на сам холод.
Когда исследователи искусственно активировали эти нейроны, у мышей увеличился поиск пищи, но не другие действия. Точно так же, когда команда подавила активность этих нейронов, мыши уменьшили свой поиск пищи. Эти эффекты проявлялись только в условиях холода, а это означает, что низкие температуры обеспечивают отдельный сигнал, который также должен присутствовать, чтобы произошли изменения аппетита.
В последней серии экспериментов команда показала, что эти нейроны мечевидного ядра проецируются в область мозга, называемую прилежащим ядром — область, давно известная своей ролью в интеграции сигналов вознаграждения и отвращения для управления поведением, включая пищевое поведение.
В конечном счете, эти результаты могут иметь клиническое значение, поскольку они предполагают возможность блокирования обычного повышения аппетита, вызванного холодом, что позволяет относительно простым режимам холодового воздействия гораздо более эффективно снижать вес.