Nευροεπιστήμονες του Scripps Research Institute εντόπισαν εγκεφαλικά κυκλώματα που κάνουν τα θηλαστικά να θέλουν να τρώνε περισσότερο όταν εκτίθενται σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Τα θηλαστικά καίνε αυτόματα περισσότερη ενέργεια για να διατηρήσουν την κανονική θερμοκρασία του σώματος όταν εκτίθενται στο κρύο. Αυτή η αύξηση της ενεργειακής δαπάνης που ενεργοποιείται από το κρύο προκαλεί αύξηση της όρεξης και της σίτισης, αλλά ο συγκεκριμένος μηχανισμός που το ελέγχει ήταν άγνωστος. Στη νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature, οι ερευνητές εντόπισαν ένα σύμπλεγμα νευρώνων που λειτουργούν ως «διακόπτης» για αυτή τη συμπεριφορά που σχετίζεται με το κρύο και την αναζήτηση τροφής σε ποντίκια. Η ανακάλυψη θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιθανές θεραπείες για τη μεταβολική υγεία και την απώλεια βάρους.
«Αυτός είναι ένας θεμελιώδης προσαρμοστικός μηχανισμός στα θηλαστικά και η στόχευσή του με μελλοντικές θεραπείες μπορεί να επιτρέψει την ενίσχυση των μεταβολικών οφελών στην έκθεση στο κρύο ή άλλων τρόπων καύσης λίπους», λέει ο συγγραφέας της μελέτης Li Ye, Ph.D., αναπληρωτής καθηγητής στο Scripps Research. Ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης ήταν ο μεταδιδακτορικός ερευνητικός συνεργάτης του Ye Lab Neeraj Lal.
Επειδή η έκθεση στο κρύο οδηγεί σε βελτιωμένη καύση ενέργειας για να παραμείνετε ζεστοί, η εμβάπτιση σε κρύο νερό και άλλες μορφές «κρύας θεραπείας» έχουν διερευνηθεί ως μέθοδοι για την απώλεια βάρους και τη βελτίωση της μεταβολικής υγείας.
Ένα μειονέκτημα των θεραπειών έκθεσης στο κρύο είναι ότι οι εξελιγμένες αντιδράσεις των ανθρώπων στο κρύο δεν έχουν σχεδιαστεί για να προκαλούν απώλεια βάρους (ένα αποτέλεσμα που θα μπορούσε να ήταν θανατηφόρο κατά τις συχνές περιόδους έλλειψης τροφής στην παλαιολιθική εποχή). Το κρύο, όπως η δίαιτα και η άσκηση, αυξάνει την όρεξη για να εξουδετερώσει οποιοδήποτε αποτέλεσμα απώλειας βάρους. Στη μελέτη, οι ερευνητές ξεκίνησαν να εντοπίσουν το κύκλωμα του εγκεφάλου που μεσολαβεί σε αυτήν την αύξηση της όρεξης που προκαλείται από το κρύο.
Μία από τις πρώτες τους παρατηρήσεις ήταν ότι, με την έναρξη των χαμηλών θερμοκρασιών, τα ποντίκια αυξάνουν την αναζήτηση τροφής γρήγορα, μόνο μετά από περίπου έξι ώρες, υποδηλώνοντας ότι αυτή η αλλαγή συμπεριφοράς δεν είναι απλώς ένα άμεσο αποτέλεσμα της αίσθησης του κρύου.
Χρησιμοποιώντας τεχνικές που ονομάζονται εκκαθάριση ολικού εγκεφάλου και μικροσκοπία φωτός, οι ερευνητές συνέκριναν τη δραστηριότητα των νευρώνων στον εγκέφαλο κατά τη διάρκεια κρύων και θερμών συνθηκών. Σύντομα έκαναν μια βασική παρατήρηση: Ενώ το μεγαλύτερο μέρος της νευρωνικής δραστηριότητας στον εγκέφαλο ήταν πολύ χαμηλότερο στην ψυχρή κατάσταση, τμήματα μιας δομής που ονομάζεται θάλαμος παρουσίασαν υψηλότερη ενεργοποίηση.
Οι ερευνητές μηδένισαν ένα συγκεκριμένο σύμπλεγμα νευρώνων που ονομάζεται xiphoid πυρήνας του μέσου θαλάμου, δείχνοντας ότι η δραστηριότητα σε αυτούς τους νευρώνες αυξήθηκε υπό ψυχρές συνθήκες λίγο πριν τα ποντίκια ωθηθούν από το κρύο να αναζητήσουν τροφή. Όταν λιγότερη τροφή ήταν διαθέσιμη κατά την έναρξη των κρύων συνθηκών, η αύξηση της δραστηριότητας στον πυρήνα του xiphoid ήταν ακόμη μεγαλύτερη -υποδηλώνοντας ότι αυτοί οι νευρώνες ανταποκρίνονται σε ένα έλλειμμα ενέργειας που προκαλείται από το κρύο και όχι στο ίδιο το κρύο.
Όταν οι ερευνητές ενεργοποίησαν τεχνητά αυτούς τους νευρώνες, τα ποντίκια αύξησαν την αναζήτηση τροφής, αλλά όχι άλλες δραστηριότητες. Ομοίως, όταν ανέστειλαν τη δραστηριότητα αυτών των νευρώνων, τα ποντίκια μείωσαν την αναζήτηση τροφής. Αυτά τα φαινόμενα εμφανίστηκαν μόνο σε συνθήκες κρύου, υπονοώντας ότι οι χαμηλές θερμοκρασίες παρέχουν ένα ξεχωριστό σήμα που πρέπει επίσης να υπάρχει για να συμβούν αλλαγές στην όρεξη.
Σε ένα τελευταίο σετ πειραμάτων, διαπιστώθηκε ότι αυτοί οι νευρώνες του πυρήνα xiphoid προβάλλουν σε μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται επικλινής πυρήνας -γνωστή από καιρό για τον ρόλο της στην ενσωμάτωση σημάτων ανταμοιβής και αποστροφής για την καθοδήγηση της συμπεριφοράς, συμπεριλαμβανομένης της συμπεριφοράς σίτισης.
Τελικά, αυτά τα αποτελέσματα μπορεί να έχουν κλινική σημασία, λέει ο Ye, γιατί προτείνουν τη δυνατότητα αποκλεισμού της συνήθους αύξησης της όρεξης που προκαλείται από το κρύο, επιτρέποντας σε σχετικά απλά σχήματα έκθεσης στο κρύο να οδηγήσουν σε απώλεια βάρους πολύ πιο αποτελεσματικά.
«Ένας από τους βασικούς μας στόχους τώρα είναι να καταλάβουμε πώς να αποσυνδέσουμε την αύξηση της όρεξης από την αύξηση των ενεργειακών δαπανών», λέει. «Θέλουμε επίσης να μάθουμε εάν αυτός ο μηχανισμός αύξησης της όρεξης που προκαλείται από το κρύο είναι μέρος ενός ευρύτερου μηχανισμού που χρησιμοποιεί το σώμα για να αντισταθμίσει την επιπλέον ενεργειακή δαπάνη, για παράδειγμα μετά την άσκηση».
Περισσότερες πληροφορίες: Xiphoid nucleus of the midline thalamus controls cold-induced food seeking, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06430-9. www.nature.com/articles/s41586-023-06430-9
