Come i neuroni del cervello controllano il comportamento alimentare

I ricercatori da sempre studiano come certi comportamenti innati negli animali vengano prodotti. Uno dei comportamenti più comuni è l’alimentazione. Questo comportamento usa input da vari sensi e segnali interni per decidere quando e come mangiare. A differenza delle semplici azioni riflessive, il mangiare coinvolge un processo decisionale complesso influenzato da molti fattori. Sebbene gli scienziati abbiano identificato molte aree del cervello che influenzano l'alimentazione, non sono ancora riusciti a mappare completamente le reti che collegano i segnali sensoriali alle azioni compiute durante il pasto.

#Il Percorso Neurale che Collega i Segnali di Alimentazione

Per capire meglio come viene regolato il mangiare, gli scienziati hanno cercato di scoprire un percorso neurale specifico. Questo percorso collega i segnali relativi agli stati interni del corpo (Interocezione) a parti del cervello che controllano l'atto stesso di mangiare. Identificando questi componenti, i ricercatori possono apprendere di più su come il cervello usa le informazioni per decidere quando e cosa mangiare.

Studi recenti hanno rivelato un circuito semplice che coinvolge il segnale della Leptina, un ormone legato alla fame e all'equilibrio energetico. Questo circuito collega i neuroni che percepiscono la fame nel nucleo arcuato del cervello all'area premotoria che controlla i movimenti della mascella durante il mangiare.

#Il Ruolo dei Neuroni BDNF nell'Alimentazione

Una popolazione di neuroni nota per il suo ruolo nella regolazione dell'assunzione di cibo e del peso corporeo è quella dei neuroni BDNF (fattore neurotrofico derivato dal cervello). I ricercatori hanno studiato come questi neuroni nell'ipotalamo ventromediale (VMH) vengano attivati quando gli animali consumano una dieta ad alto contenuto di grassi. Hanno scoperto che questi neuroni giocano un ruolo cruciale nel prevenire il mangiare eccessivo e l'aumento di peso.

Quando gli animali venivano nutriti con una dieta ricca di grassi, c’era un aumento significativo dell'attività di questi neuroni BDNF. Gli studi hanno mostrato che la maggior parte dei neuroni BDNF nel VMH esprime un marcatore che indica che vengono attivati in risposta a un elevato apporto di grassi. Questo suggerisce che questi neuroni segnalano al cervello di limitare il consumo eccessivo di cibo.

#Indagare la Funzione dei Neuroni BDNF nel VMH

Per capire meglio come funzionano i neuroni BDNF nel VMH, sono stati condotti esperimenti per identificare i loro input e output specifici. Rimuovendo o disattivando questi neuroni nei topi, i ricercatori hanno potuto osservare come cambiasse l'assunzione di cibo.

Quando i neuroni BDNF del VMH venivano selettivamente rimossi, i topi consumavano più cibo e guadagnavano più peso. Questo era vero sia per diete normali che per quelle ad alto contenuto di grassi. I risultati hanno dimostrato chiaramente che questi neuroni sono importanti per controllare l’assunzione di cibo e il peso corporeo.

#Interazioni Tra i Neuroni BDNF nel VMH e il Comportamento Alimentare

Per vedere come i neuroni BDNF nel VMH controllano il mangiare, gli scienziati hanno usato l'optogenetica, una tecnica che consente di attivare o disattivare questi neuroni con la luce. Quando attivavano i neuroni, i topi mostrano una significativa diminuzione dell'assunzione di cibo. Al contrario, inibire questi neuroni portava a un aumento drammatico del consumo di cibo.

I ricercatori hanno anche indagato come questi neuroni influenzassero il consumo di cibi altamente gustosi. Hanno osservato che attivare i neuroni BDNF del VMH riduceva l'assunzione di prelibatezze zuccherate e grasse, ma, interessante, portava a un aumento del consumo di quei cibi una volta fermata l'attivazione. Questo suggerisce che i neuroni svolgono un ruolo cruciale nella gestione sia della fame basilare che del mangiare edonistico (guidato dal piacere).

#Risposte Comportamentali all'Attività dei Neuroni BDNF nel VMH

In studi successivi, è diventato chiaro che i neuroni BDNF nel VMH influenzano non solo quanto cibo venga mangiato, ma anche come si comportano gli animali quando il cibo è disponibile. Quando l’attività dei neuroni BDNF del VMH veniva inibita, gli animali mostrano comportamenti di masticazione e morso aumentati anche quando erano presenti oggetti non alimentari, come blocchi di legno o materiali per lettiera.

Questo ha portato i ricercatori a concludere che questi neuroni aiutano a facilitare le azioni necessarie per il consumo di cibo, ma non spingono gli animali a cercare il cibo. I risultati suggeriscono che i neuroni BDNF del VMH fungono da hub critico nel cervello per gestire i comportamenti alimentari, collegando i segnali interni del corpo alle azioni fisiche coinvolte nel mangiare.

#Stato Energetico e Attività dei Neuroni BDNF nel VMH

L'attività dei neuroni BDNF nel VMH cambia in base allo stato energetico dell'animale. Ad esempio, quando i topi erano affamati, i loro neuroni BDNF nel VMH mostrano un'attività aumentata mentre si avvicinavano al cibo. Tuttavia, durante il pasto, il livello di attività diminuiva. Questo riflette un sistema complesso in cui gli stessi neuroni regolano la loro attività a seconda se l’animale stia cercando cibo o lo stia effettivamente consumando.

Man mano che gli animali aumentano di peso, l’attività di questi neuroni sembra aumentare, indicando che potrebbero diventare più sensibili ai segnali di equilibrio energetico. I ricercatori hanno scoperto che i neuroni BDNF del VMH potrebbero aiutare a mantenere un punto di riferimento del peso corporeo, cercando di prevenire ulteriori guadagni di peso anche quando gli animali sono già obesi.

#Il Ruolo di Altri Input nei Neuroni BDNF del VMH

Per capire gli input che influenzano i neuroni BDNF del VMH, i ricercatori hanno esplorato come questi neuroni interagiscono con altre popolazioni critiche nel cervello. Hanno scoperto che gli input dai neuroni del nucleo arcuato, che rispondono alla leptina e ad altri segnali, giocano un ruolo importante nell'attivare i neuroni BDNF del VMH.

Questo significa che, sebbene i neuroni BDNF del VMH stessi non esprimano recettori per la leptina, ricevono segnali vitali dai neuroni sensibili alla leptina nel nucleo arcuato. Questo suggerisce che una rete di segnali cerebrali lavora insieme per aiutare a gestire i comportamenti alimentari, facendo affidamento su percorsi sia diretti che indiretti.

#Neuroni BDNF del VMH e Controllo dell'Alimentazione

Analisi ulteriori hanno rivelato che i neuroni BDNF del VMH forniscono una risposta funzionale ai segnali interoceptivi legati alla fame. Esaminando i percorsi e le connessioni, è diventato evidente che i neuroni BDNF del VMH sono a valle dai neuroni arcuati che rispondono ai segnali correlati alla fame.

Questa intuizione aiuta a tracciare un quadro più chiaro di come il cervello regoli l'alimentazione. Le interazioni tra diverse popolazioni neuronali evidenziano la complessità dei comportamenti alimentari, illustrando che molteplici reti si coordinano per gestire quando e quanto mangiare.

#L'Importanza delle Proiezioni BDNF del VMH

Mappare le proiezioni dei neuroni BDNF del VMH ha mostrato che inviano segnali a diverse aree del cervello coinvolte nel controllo motorio. In particolare, queste proiezioni mirano a aree responsabili del controllo del movimento dei muscoli della mascella durante il mangiare, il che gioca un ruolo significativo in come viene consumato il cibo.

Quando i ricercatori attivavano queste proiezioni, osservavano una marcata diminuzione dell'assunzione di cibo. Questo suggerisce che i neuroni BDNF del VMH comunicano direttamente con le aree del cervello che guidano l'atto fisico di mangiare, dimostrando il loro ruolo vitale nel consumo di cibo.

#Conclusione

In sintesi, i neuroni BDNF del VMH sono componenti essenziali di un circuito semplice che collega i segnali interni del corpo alle azioni fisiche associate all'alimentazione. Integrano vari segnali provenienti da diverse parti del cervello e rispondono ai cambiamenti nello stato energetico. Controllando il momento e il modo di mangiare, questi neuroni aiutano a gestire l'assunzione complessiva di cibo e il peso corporeo.

Attraverso ulteriori studi, gli scienziati potrebbero scoprire di più su come funzionano questi circuiti e come possono essere influenzati da fattori diversi, come genetica o cambiamenti ambientali. La ricerca continua evidenzia l'importanza di comprendere questi meccanismi di base per affrontare problemi come l'obesità e i disturbi alimentari, che sono diventati prevalenti nella società moderna.