Wenn aktiviert, „sozialen“ schaltkreise im Gehirn, hemmen die Fütterung Verhalten bei Mäusen

Fütterung, Verhalten und soziale stimulation aktivieren, vermischt aber verschiedene schaltkreise im Gehirn, und aktivieren einen Stromkreis kann hemmen die andere, nach einer neuen Studie von Forschern an der Stanford University.

Die Forscher zeigten an Mäusen, dass eine direkte stimulation von weniger als zwei Dutzend Nervenzellen, oder Neuronen, im Zusammenhang mit sozialer Interaktion war genug, um zu unterdrücken der Tiere fahren, um sich zu ernähren—ein Befund, der mit potenziellen klinische Bedeutung für das Verständnis und die Behandlung von Essstörungen wie Magersucht.

Die Forscher machten diese Ergebnisse durch die Entwicklung einer Technik für Hänseleien abgesehen gesonderten, aber eng miteinander verflochten sind Gruppen von Neuronen im Gehirn.

Ein Papier detailliert die Ergebnisse und die Methode, Sie zu erhalten veröffentlicht online Jan. 16 in der Natur. Der senior-Autor Karl Deisseroth, MD, Ph. D., der D. H. Chen Professor und professor von Biotechnik und der Psychiatrie und Verhaltens-Wissenschaften und ein Howard Hughes Medical Institute investigator. Führen die Urheberschaft wird gemeinsam von Postdoc-Wissenschaftler Joshua Jennings, Ph. D., und Christina Kim, Ph. D., zusammen mit Personal-Wissenschaftler James Marshel, Ph. D.

Soziale Bordsteine auf Essverhalten

„Wir wissen, dass soziale Situationen hemmen den Drang zu Essen,“ Deisseroth sagte. „Ein Beispiel ist das Verhalten von Menschen auf verschiedenen Ebenen der Dominanz in einer sozialen Hierarchie. Du gehst nicht zu Tauchen Sie ein in, die Platte von rippen, wenn Sie Essen in Anwesenheit der Könige.“

Magersucht ist ein weiteres Beispiel. „Menschen mit Anorexie berichtet wird, dass ein leistungsstarker Fahrer, Sie an der Krankheit auftreten, wurde feedback von anderen angibt, Sie würde belohnt werden für die Einschränkung der Nahrungsaufnahme“, sagte Deisseroth.

Praktisch nichts ist bekannt über die neuronalen Grundlagen dieser Hemmung, sagte er. „Wir suchten zu verstehen, auf der Ebene der einzelnen Neuronen, wie diese potentiell konkurrierenden Laufwerke können verhandeln mit einander, und wie die schaltkreise im Gehirn, die in Verbindung mit der Fütterung versus Soziales Verhalten einwirken kann.“

Deisseroth Gruppe konzentriert sich auf einen Teil des Gehirns namens der orbitofrontalen Rinde, ein Blatt von Zellen, die in Mäusen und Menschen liegt, die auf das Gehirn die Außenfläche in Richtung der Vorderseite der Orgel. Diese Hirnregion, die ähnlich wie in den beiden Arten, haben gezeigt, dass der menschliche imaging-Studien aktiv zu sein, wenn die Probanden wünschen, der Suche, der Beschaffung und der Konsum von Nahrungsmitteln, oder wenn Sie sind sozial engagiert.

Erforschung der Interaktion von Fütterung und sozialen Antriebe garantiert zu schwierig sein.

„Es ist nicht so, wenn es ist eine Ansammlung von „Fütterung“ Neuronen „und einem anderen cluster der „sozialen“ Neuronen sitzen in zwei fein säuberlich beschriftet Klumpen im orbitofrontalen Kortex, so können Sie nur die position einer Elektrode in einem oder dem anderen cluster und finden Sie heraus, alles, was Sie wissen müssen,“ Deisseroth sagte. Die Nervenzellen fahren und reagiert auf diese verschiedenen Aktivitäten durchsetzt, knapp und verstreut in den orbitofrontalen Kortex wie Streusel auf einem Kuchen. Plus, Sie sehen alle so ziemlich das gleiche.

So die Forscher entwarfen ein ausgeklügeltes system für die gleichzeitige Stimulierung und überwachung der Tätigkeit in mehreren Neuronen bezeichnet. Diese lassen Sie Sie bestimmen, welche orbitofrontalen-Kortex-Neuronen aktiv waren, während der Fütterung assoziiert sind, oder soziale Aktivitäten, oder beides, oder keines von beiden. Die Technologie erlaubt auch Sie zu stimulieren in der Größenordnung von 20 Neuronen identifiziert, die als dedizierte zu der einen oder anderen Aktivität und beobachten, was Verhalten geführt.

Über der letzten Dekade und eine Hälfte, Deisseroth hat Pionierarbeit bei der Entwicklung eines experimentellen Ansatz, die sogenannte optogenetik, in die ein gen für ein lichtempfindliches protein namens ein Opsin pro ist eingefügt in die Neuronen, so dass Sie aktiviert werden kann, durch Impulse von Laserlicht erreichen Sie über eine implantierte optische Fasern. Jüngste Fortschritte in seinem Labor optimiert haben eine solche Opsin pro-bis zu dem Punkt, wo sein team anregen können zahlreiche ausgewählte, behaviorally kategorisiert Neuronen in einer Zeit, in der ein säugetier.

„Diese Studie baut auf unserer ersten demonstration in Säugetieren einzelnen Zelle Steuern mit optogenetik im Jahr 2012 markiert nun die erste demonstration der Kontrolle der säugetier-Verhalten durch die manipulation mehrerer, einzeln angegeben Neuronen,“ sagte er.

Die Wissenschaftler eingefügt, die das gen für das verbesserte Opsin pro in den orbitofrontalen cortex von Mäusen, zusammen mit einem anderen gen, das bewirkt, dass Neuronen, die zum fluoreszieren im Verhältnis zu Ihrer Tätigkeit. Eine winzige Linse an der Spitze der optischen Faser geführten Lichts über zahlreiche gezielte Neuronen mit nahezu Gleichzeitigkeit, wodurch so viele wie zwei Dutzend bezeichnet Neuronen feuern gemeinsam.

Essen vs. Freunde

Während die versuche, die folgten, die Mäuse waren eingeschränkt durch eine Vorrichtung gehalten, dass Ihre Köpfe bequem an Ort und Stelle behoben. In einer Reihe von Experimenten, die Mäuse ausgesetzt waren, eine Tülle, die gelegentlich ausgestellt, ein Rückgang von einem high-Kalorien-Lösung, die leicht geleckt. Für jede Maus, Deisseroth Kollegen aufgenommen, die orbitofrontalen-Kortex-Neuronen unter den mehreren hundert im Blickfeld haben, leuchtet während dieser Tätigkeit.

Optogenetically Stimulierung nur 20 Fütterung-responsive Neurone verbessert die Mäuse lecken Aktivität in Anwesenheit von high-Kalorien-Lösung, binden diese Neuronen ursächlich Fütterung zu Verhalten.

Zu identifizieren, die social-responsive Neuronen in den Mäusen, die den orbitofrontalen cortex schleusten die Wissenschaftler junge Mäuse—die älteren Mäuse wahrnehmen, wie harmlos Potenzial Kumpels und zu schnüffeln—und nachverfolgte Aktivität in den Neuronen im Sichtfeld. Sie waren in der Lage, zu identifizieren bestimmte Neuronen reagieren auf die Sondierungsgespräche, die die soziale Interaktion.

Optogenetically die Förderung des sozialen reagiert orbitofrontalen Neuronen in Gegenwart eines kalorischen Belohnung reduziert die Menge der Zeit, die die Mäuse verbrachten lecken die Lösung. So haben die Natur-stimulation entspricht: die Exposition juveniler Mäuse. Je mehr die soziale Interaktion, die weniger das Interesse an Kalorien.

Während die Mäuse in dieser Studie nicht eine Krankheit, Modell, Deisseroth notiert die Ergebnisse die potenzielle klinische Bedeutung.