На клеточном уровне потребление пищи организовано подобно эстафете: во время еды сигнал передается между различными группами нейронов до тех пор, пока мы не наберем достаточное количество энергии. К такому выводу пришли исследователи из Университета Фридриха-Александра (Германия). Этот сложный механизм помогает мозгу поддерживать баланс, предотвратить переедание или недоедание. Нарушения в этом процессе могут привести к расстройствам питания. Выводы опубликованы в журнале Journal of Neuroscience.
Для выживания нам необходимо регулярно восполнять энергетические запасы через питание. Этот процесс координируется гипоталамусом, важным центром контроля. Гипоталамус постоянно получает важную информацию от тела и окружающей среды, например, день вокруг или ночь, или насколько низок уровень сахара в крови. Основываясь на этих данных, он инициирует определенное поведение, например, надо ли ложиться спать или искать еду. Но как мозг контролирует продолжительность приема пищи?
Авторы исследовали процесс потребления пищи у мышей. Это позволяют получить важную информацию из-за сходства гипоталамуса мышей и людей.
«Мы анализировали электрическую активность определенной области гипоталамуса с использованием методов искусственного интеллекта. Это позволило определить, какие нейроны активируются в конкретные моменты во время приема пищи», объясняет математик Махса Альтафи, один из старших авторов исследования.
Ученые выявили четыре типа нейронов, последовательно активирующихся во время еды, каждый из которых выполняет свою роль на разных этапах процесса.
«Мы предполагаем, что эти команды по-разному учитывают поступающую информацию, такую как уровень сахара в крови, количество гормонов голода и то, насколько наполнен желудок. Таким образом, гипоталамус может гарантировать, что мы не съедим слишком мало или слишком много», — говорит руководитель исследования профессор Алекснй Пономаренко.
Нейроны включаются и выключаются согласно определенным ритмам: они чередуют фазы высокой и низкой активности. Чтобы поддерживать связь, нейроны должны работать в одном ритме.
«Мы смогли показать, что нейроны, участвующие в приеме пищи, коммуницируют на одной частоте. Типы нейронов, отвечающие за другое поведение, например, исследование окружающей среды или социальное взаимодействие, предпочитают общаться на другой частоте», — сказал Пономаренко.
На ритм нейронов можно воздействовать извне, например, с помощью осциллирующих магнитных полей. Вероятно, улучшение коммуникации «команд питания» таким образом могло бы помочь в лечении расстройств питания.