Клетките, които контролират глада, влияят върху мозъчната структура и функция

Резюме: AgRP невроните в хипоталамуса играят критична роля при оформянето на структурата и функцията на префронталния кортекс при мишки. Констатациите хвърлят светлина върху това как префронталната кора се променя при разстройства като шизофрения.

източник: Йейл

Областта на префронталния кортекс на човешкия мозък е отговорна за набор от сложни функции от вземането на решения до определени видове памет.

Когато нещо се обърка в тази част на мозъка, това може да бъде много пагубно за познанието и поведението. Всъщност дисфункцията в префронталния кортекс е свързана с няколко психиатрични заболявания, включително шизофрения и голямо депресивно разстройство.

Изследователи от Йейл и техните колеги в Унгария са открили, че клетките в хипоталамуса – област от мозъка, която контролира функции като глад и телесна температура – играят основна роля при оформянето на структурата и функцията на префронталния кортекс при мишки, откритие което би могло да предложи улики за това как тази област на мозъка се променя при заболяване и да отвори нови пътища за лечение.

Те съобщиха за откритията си на 29 юли в списанието Молекулярна психиатрия.

За проучването изследователите се фокусираха върху свързаните с агути пептиди (AgRP) неврони, разположени в областта на хипоталамуса на мозъка. Тези неврони контролират глада и регулират както поведението при хранене, така и поведението, което не е свързано с хранене, като търсене на награда и връзка между потомство и родител, наред с други.

Когато изследователите увредиха невроните на AgRP при мишки, те откриха, че има по-малко неврони в префронталния кортекс, отколкото при здрави животни.

„Останалите неврони бяха по-малки от обикновено и се държаха по различен начин в отговор на сигнали от тялото и сигнали от околните клетки“, каза Тамас Хорват, професор по сравнителна медицина в Йейл на Жан и Дейвид У. Уолъс и старши автор на изследването.

AgRP невроните нямат силни директни връзки с кората. Но те се проектират към други области на мозъка, които се свързват с префронталния кортекс.

Хорват и колегите му откриха, че невроните в една от тези области – регион на средния мозък, известен като вентралната тегментална област – са свръхактивни, когато AgRP невроните са увредени. След това тези свръхактивни неврони освобождават повече допамин, невротрансмитер, в префронталния кортекс, отколкото е типично при здрави мишки, което от своя страна се отразява негативно на поведението на мишката.

Например, те откриха, че мишките се движат много повече и имат необичайни реакции на стрес.

Има смисъл тези неврони, които контролират глада и храненето, да повлияят на кората и поведението, казва Хорват.

„Когато сте гладни, трябва всичките ви поведения да са подредени, за да можете да намерите храна и да я изядете“, каза той. „И когато вече не сте гладни, трябва да промените поведението си, за да се съсредоточите върху това, което е важно в този момент.“

След като откриха ефектите, които увредените AgRP клетки имат върху кората, изследователите се опитаха да ги предотвратят. Те откриха, че клозапин – вид антипсихотик, който блокира действието на допамина и се използва за лечение на шизофрения – е в състояние да предотврати някои от тези проблеми, включително загуба на неврони, когато се прилага в точното време.

Когато става въпрос за тези кортикални промени, каза Хорват, моментът е от решаващо значение. В проучването уврежданията започват да се появяват по време на пубертета, когато мозъкът все още се развива и е уязвим. Това е и моментът, когато приложението на клозапин оказва влияние.

Невроните в хипоталамуса (B) се проектират към вентралната тегментална област (C), където клетките изпращат връзки към префронталния кортекс (A). Чрез този път AgRP клетките в хипоталамуса влияят на кортикалната структура и функция. Кредит: Университет Йейл

„И това ни казва, че ако си играете с хомеостатичните функции в този конкретен период от време, да речем чрез диета или преяждане, можете да имате дълготрайни ефекти върху вашите кортикални функции“, каза той.

Значението на този период на развитие може да хвърли светлина върху психичните заболявания, които често могат да се появят в края на юношеството, и защо употребата на вещества през това време може да има дълготрайни ефекти върху поведението, физиологията и болестта.

Тези констатации могат също да предоставят нова цел за лечение. AgRP клетките в хипоталамуса са извън кръвно-мозъчната бариера, функция на мозъка, която го предпазва от вредни вещества и не позволява на много лекарства да достигнат до мозъчната тъкан.

„Това означава, че тези клетки са лесно достъпни за интервенция“, каза Хорват. „Може би те могат да бъдат използвани за промяна на нарушенията на по-високите области на мозъка.“

Проучването също така добавя към все повече доказателства, че функцията на мозъчната кора се влияе от по-примитивни области на мозъка и от други части на тялото. Хорват наскоро показа как AgRP клетките могат също да повлияят на кората чрез посредничеството на черния дроб.

„Основното послание тук е, че в мозъка има много дифузна комуникация чрез различни пътища“, каза Хорват.

Вижте също

Това показва мъжко око

„Примитивни области като хипоталамуса влияят върху по-високите кортикални региони чрез безброй комуникации, които включват мозъчни процеси, но също и периферни тъкани.

„Върнахме се към дебата между Камило Голджи и Рамон и Кахал, които споделят Нобеловата награда през 1906 г., но не са съгласни относно принципите на функциониране на мозъка. Нашите резултати изглежда подкрепят забравените аргументи на Камило Голджи.”

Относно тези новини в областта на невронауките

Автор: Малори Локлиър
източник: Йейл
Контакт: Малори Локлиър – Йейл
Образ: Изображението е приписано на Йейл

Оригинално изследване: Свободен достъп.
AgRP невроните контролират структурата и функцията на медиалния префронтален кортекс” от Bernardo Stutz et al. Молекулярна психиатрия


Резюме

AgRP невроните контролират структурата и функцията на медиалния префронтален кортекс

Свързаните с хипоталамуса агути пептидни и невропептидни Y-експресиращи (AgRP) неврони имат критична роля както в хранителното, така и в нехранителното поведение на новородени, юноши и възрастни мишки, което предполага тяхното широко модулиращо въздействие върху мозъчните функции.

Тук показваме, че конститутивното увреждане на AgRP неврони или тяхното перипубертетно хемогенетично инхибиране е довело както до числено, така и до функционално намаляване на невроните в медиалния префронтален кортекс (mPFC) на мишки.

Тези промени бяха придружени от промяна на активността на осцилаторната мрежа в mPFC, нарушена сензомоторна стробация и променено амбулаторно поведение, което може да бъде обърнато чрез прилагане на клозапин, неселективен антагонист на допаминовия рецептор. Наблюдаваните ефекти на AgRP се трансдуцират в mPFC отчасти чрез допаминергични неврони във вентралната тегментална област и могат също да бъдат предадени от медиалните таламични неврони.

Нашите резултати разкриват неподозирана досега роля на хипоталамичните AgRP неврони в контрола на невронните пътища, които регулират мозъчните функции от по-висок ред по време на развитие и в зряла възраст.