Cómo el hambre mejora el aprendizaje de encontrar y comer alimentos

Escuela Médica de Harvard

Durante la última década, los investigadores del Beth Israel Deaconess Medical Center han estado a la vanguardia de los esfuerzos para identificar la pequeña población de neuronas en lo profundo del cerebro que causan hambre. Pero no está claro cómo estas células y la desagradable sensación de hambre que causan realmente hacen que un animal encuentre y coma alimentos.

Ahora un estudio publicado en la revista Naturaleza arroja nueva luz sobre este problema de larga data. Dirigido por Bradford Lowell, Profesora de medicina de HMS en Beth Israel Deaconess, la investigación utiliza un modelo de ratón modificado genéticamente desarrollado en Beth Israel Deaconess para revelar la compleja interacción entre las neuronas que gobiernan el hambre, el comportamiento y el aprendizaje.

«Nuestro descubrimiento proporciona la respuesta a esta importante pregunta de cómo aprendemos a buscar y consumir alimentos y cómo el hambre mejora el aprendizaje de las tareas orientadas a los alimentos», dijo Lowell. «Con más trabajo, nuestro descubrimiento puede, en última instancia, arrojar luz sobre lo que está mal con los trastornos del hambre como la obesidad y la anorexia nerviosa».

Centrándose en las neuronas del hambre AgRP, la pequeña subpoblación de neuronas que se encuentran en el hipotálamo del cerebro y que son responsables de la sensación de hambre después de períodos de privación, Lowell y sus colegas utilizaron el modelo de ratón desarrollado por Beth Israel Deaconess para estudiar la actividad neuronal. Este modelo de ratón, en el que se han publicado más de 100 artículos científicos, permite a los investigadores encender y apagar las neuronas AgRP, determinar qué las enciende o apaga y mapea sus conexiones con otras regiones del cerebro.

«Utilizando este modelo, nosotros y otros descubrimos hace algún tiempo que estas neuronas se activan mediante el ayuno, lo que induce el hambre, y que activarlas artificialmente en un ratón recién alimentado que de otro modo no comería provoca el consumo de alimentos». como si el ratón no hubiera comido en días ”, dijo la primera autora Janet Berrios, becaria postdoctoral en Beth Israel Deaconess.

Además, la mera presencia de comida o una señal relacionada con la presencia de comida inhibirá instantáneamente la actividad de la neurona, aliviando la desagradable sensación de hambre. Sin embargo, si la comida no se consume en un corto período de tiempo, la actividad neuronal se recupera, restaurando el hambre a sus niveles anteriores. En el presente estudio, el equipo entrenó a los ratones modificados para que reconocieran una señal de comida al asociar una luz con el acceso a la comida, del mismo modo que se puede entrenar a un perro para que asocie el sonido de abrir un gabinete con la obtención de una galleta. Utilizando ratones modificados genéticamente, los científicos observaron cómo los distintos niveles de hambre y la presencia de señales alimentarias afectaban a las neuronas AgRP.

Como era de esperar, los investigadores observaron que el ayuno activaba las neuronas de AgRP y que las señales de los alimentos en el entorno, a través de una red de neuronas ubicadas en otras partes del cerebro, inhibían la actividad de AgRP. Pero sorprendentemente, cuando el equipo bloqueó esta red, los ratones tuvieron grandes dificultades para aprender una tarea en la que se usaban señales sensoriales relacionadas con los alimentos para guiar la adquisición de alimentos.

A partir de ahí, los investigadores sugieren que el ayuno o la privación, conocidos por activar las neuronas AgRP y la sensación de hambre, provocan una sensación desagradable o aversiva. Cuando las señales alimentarias del entorno inhiben la actividad de AgRP, también se reducen los sentimientos de aversión, lo que a su vez sirve como una recompensa lo suficientemente poderosa como para mejorar el aprendizaje.

«Es como si estas gratificantes gotas sensoriales vinculadas a las señales sensoriales en la actividad desagradable de las neuronas AgRP empujaran a los ratones hacia las señales ambientales y las tareas asociadas con la obtención de alimentos», dijo Lowell, quien señaló que la sed probablemente funcionaba de la misma manera, aunque a través de una forma diferente. conjunto especializado. neuronas. “Una implicación obvia de esta idea es que explica por qué hacer dieta es tan difícil: las personas que hacen dieta están perpetuamente atrapadas con este sentimiento aversivo. Entonces, en resumen, parece que comemos y bebemos porque hemos aprendido que reduce la actividad de estas neuronas de privación y, por lo tanto, los malos sentimientos asociados con ello.

Este trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH P30 DK046200, NIH P30 DK057521, R01 DK 075632, R01 DK089044, R01 DK096010, F32DK118807 y 1ZIADK075087-07). Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Adaptado de una diaconisa de Beth Israel nuevo Lanzamiento.