Forscher zeigen, wie das Gehirn bewertet und prognostiziert die physiologische Zustände des Körpers

Forscher zeigen, wie das Gehirn bewertet und prognostiziert die physiologische Zustände des Körpers

2020-01-16

Interoception ist die Selbstwahrnehmung der physiologischen Zustände; es ist, wie Tiere und Menschen wissen, dass Sie hungrig oder durstig sind, und wie Sie wissen, wenn Sie habe genug zu Essen oder zu trinken. Aber genau, wie das Gehirn schätzt den Zustand des Körpers und reagiert auf Sie, bleibt unklar. In einem Papier veröffentlicht in der Zeitschrift Neuron, Neurowissenschaftler am Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) werfen ein neues Licht auf den Prozess, die belegen, dass eine region des Gehirns genannt der insularen cortex orchestriert, wie Signale aus dem Körper sind, interpretiert und gehandelt. Die Arbeit stellt die erste Schritte in Richtung Verständnis der neuronalen Grundlagen interoception, und dies wiederum könnte es den Forschern erlauben, um die Bewältigung der wichtigsten Fragen, die in Essstörungen, Fettleibigkeit, Drogensucht, und eine Vielzahl von anderen Krankheiten.

Mit einem Maus-Modell seinem Labor entwickelt an BIDMC, Markus Andermann, Ph. D., principal investigator in der Abteilung für Endokrinologie, Diabetes und Metabolismus an BIDMC und außerordentlichen Professor von Medizin an Harvard-Medizinischer Fakultät und Kollegen aufgenommen, die die Aktivität von Hunderten von individuellen Zellen des Gehirns in der insularen cortex, genau zu bestimmen, was geschieht, wie hungrige Tiere aßen.

Das team beobachtet, dass, wenn die Mäuse noch nicht gefressen für die vielen Stunden, die Aktivitätsmuster der insularen cortex-Neuronen reflektiert das aktuelle Niveau von hunger. Als die Mäuse aßen, dieses Muster allmählich verlagerte sich im Laufe der Stunden zu einem neuen Muster reflektieren Sättigungsgefühl. Wenn Mäuse, die gezeigt wurden, die einen visuellen Hinweis auf die Vorhersage der bevorstehenden Verfügbarkeit von Nahrung—ähnlich einer person zu sehen, ein Lebensmittel-Gewerbe-oder restaurant-logo—der insularen Kortex erschien zu simulieren, die Zukunft gesättigt Stand für ein paar Sekunden, und dann wieder zu einer Aktivität, Muster in Bezug auf hunger. Diese Ergebnisse zur Verfügung gestellt direkte Unterstützung für Studien am Menschen, dass die Hypothese, dass der insuläre Kortex ist involviert in der Vorstellung oder Vorhersagen, wie wir uns fühlen, nachdem Sie Essen oder trinken.

„Es ist, als ob der insularen cortex, der kurz Abschätzung oder Simulation, die physiologischen Folgen des Verzehrs einer Mahlzeit,“ sagte ersten Autor Yoav Livneh, Ph. D., postdoctoral research fellow bei Andermann lab. „Wenn du hungrig bist, dies wäre eine simulation der Sättigung. Aber bei der Prüfung, ob ein Essen in Abwesenheit von hunger, zum Beispiel beim Essen nachtisch nach einer großen Mahlzeit, das wäre eine simulation der Folgen von überernährung. Wir stellten die Hypothese in diesem Papier, dass, wenn insularen Kortex-Aktivität verschiebt sich von einem Muster reflektieren den aktuellen körperlichen Zustand in einem Muster, was eine künftige Sättigung Zustand, die Größe dieser Verschiebung tatsächlich Vorhersagen, wie lohnend es sein wird, das Essen zu Essen.“

Ein zweites experiment, in dem durstige Mäuse vorgestellt wurden mit Wasser durchgeführt wurden, ergaben nahezu identische Ergebnisse—mit einem wichtigen Unterschied. Die Muster der Aktivitäten in Zusammenhang mit hunger und Durst waren sehr unterschiedlich, so dass der insuläre Kortex zu überwachen mehrerer Körper Zustände gleichzeitig.

„Eine weitere überraschende Erkenntnis war, dass der insuläre Kortex-Aktivität, die spiegelt körperlichen Zustand war, unabhängig von der hypothalamus, die ist normalerweise gedacht, um ein master-regulator der physiologischen müssen die Mitgliedstaaten im Gehirn“, Andermann, sagte. „Im Gegensatz dazu fanden wir, dass sogar wenn wir künstlich aktivieren hypothalamus in einer Weise, die zwingt gesättigt Mäuse zu Essen, insularen Kortex-Aktivität nicht täuschen, und noch die den Körper spiegelt den aktuellen physiologischen Zustand der Sättigung.“

Als Nächstes Andermann und Kollegen planen, um direkt zu manipulieren, bestimmte Muster der Aktivität in der insularen Kortex, mit dem Ziel der änderung der Vorhersage, die das Gehirn macht, wenn präsentiert, mit Futter oder Wasser, wodurch das Essen und trinken mehr oder weniger lohnend.