Активация базального отдела переднего мозга

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 22044 (2022) Цитировать эту статью

1196 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Сигналы окружающей среды и внутренние состояния, такие как настроение, вознаграждение или отвращение, напрямую влияют на пищевое поведение, выходящее за рамки гомеостатической необходимости. Гипоталамус широко исследовался на предмет его роли в гомеостатическом питании. Однако многие из нейронных цепей, которые управляют более сложным, негомеостатическим питанием, интегрирующим валентные и сенсорные сигналы (такие как вкус и запах), остаются неизвестными. Здесь мы описываем цепь от базального переднего мозга (BF) до латеральной хабенулы (LHb), которая напрямую модулирует негомеостатическое пищевое поведение. Используя вирусно-опосредованное картирование цепей, мы идентифицировали популяцию глутаматергических нейронов в BF, которые проецируются на LHb, который реагирует на различные сенсорные сигналы, включая неприятные запахи и запахи, связанные с пищей. Оптогенетическая активация схемы BF-LHb вызывает устойчивое, рефлекторное отвращение. Более того, активация этой схемы подавляет желание есть в состоянии голодания. В совокупности эти данные показывают роль глутаматергических нейронов базального отдела переднего мозга в модуляции связанного с LHb отвращения и пищевого поведения путем восприятия сигналов окружающей среды.

Кормление — это аппетитное поведение, необходимое для выживания всех животных. Гомеостатическое питание, или кормление для удовлетворения потребности в калориях, заключается в балансировании выработки калорий и потребления калорий для поддержания надлежащего веса и метаболического здоровья. Однако это лишь один из компонентов пищевого поведения. Сигналы окружающей среды (такие как вкус и запах), настроение, вознаграждение и отвращение — все это влияет на кормление и может привести к тому, что потребление пищи превысит или уменьшит нормальные потребности в здоровых калориях1,2,3. В отличие от гомеостатического питания, эти негомеостатические механизмы питания развились, чтобы сделать организмы адаптируемыми к изменяющейся среде, в которой источники пищи могут быть ненадежными. Однако, когда пища легкодоступна, эти механизмы могут стать неадаптивными.

Классическим примером негомеостатического кормления является гедонистическое поведение, основанное на вознаграждении, которое заставляет животное потреблять пищу, превышающую его потребность в калориях. И наоборот, аверсивные пищевые сигналы и/или угрожающие стимулы могут препятствовать приему пищи даже натощак. Например, сигналы, указывающие на испорченную еду или находящегося поблизости хищника, могут стимулировать поведение избегания или бегства, соответственно, для обеспечения выживания. Хотя общепризнано, что гипоталамус регулирует ключевые аспекты гомеостатического питания4,5,6,7,8 и что пути гомеостаза, вознаграждения и отвращения сходятся, чтобы управлять питанием9,10,11, цепи, нейрональные компоненты и паттерны функциональные связи, которые опосредуют негомеостатическое пищевое поведение, остаются в значительной степени неизвестными.

Мы и другие недавно определили базальный отдел переднего мозга как узел цепи, который напрямую влияет на негомеостатическое питание12,13,14. Примечательно, что когда возбуждающие глутаматергические нейроны BF были генетически нацелены на хроническую активацию, у мышей наблюдалась тяжелая летальная гипофагия. Это подавление питания сопровождалось отвращением к еде и связанным с ней раздражителям. Глутаматергические проекции BF в латеральную область гипоталамуса (LHA) были идентифицированы как частично ответственные как за наблюдаемую гипофагию, так и за отвращение, однако прямая активация глутаматергических окончаний BF внутри LHA не полностью фенокопировала связанное с пищей отвращение, проявляющееся активацией тела клетки BF. , что позволяет предположить, что другие цели, расположенные ниже по течению от BF, способствуют наблюдаемому отвращению к еде12.

С помощью вирусно-опосредованного картирования антероградной проекции мы обнаружили, что глутаматергические нейроны BF также проецируются в латеральную хабенулу (LHb), известный центр отвращения в мозге3,15, и что LHb получает сенсорную информацию от BF. Кроме того, когда активируются проекции BF-на LHb, эта схема вызывает мощное рефлекторное отвращение, которое нарушает память. Эта схема подавляет гомеостатическое стремление есть, не влияя на аппетит. В совокупности эти данные идентифицируют мозговую цепь, которая связывает глутаматергическую базальную часть переднего мозга с LHb для прямой модуляции питания независимо от гомеостатического состояния.