Chi controlla i tuoi desideri assetati? L'Accademia Sinica decifra il meccanismo neurale dei segnali di fame e sete nel cervello

Chi controlla i tuoi desideri assetati? Molte malattie neurologiche umane, come la depressione, l'anoressia, la dipendenza, ecc., sono collegate al sistema motivazionale del cervello. Per decifrare i segnali della fame e della sete, il team di ricerca dell'Academia Sinica ha decifrato i circuiti neurali nel cervello del moscerino della frutta e ha scoperto per la prima volta un neurotrasmettitore chiamato leucochinina, che influenza il comportamento del moscerino della frutta nella ricerca di acqua o cibo regolando diversi neuroni cerebrali. Ciò ha svelato il meccanismo neurale dell'interazione tra i segnali di sete e fame nel cervello, il che ci aiuterà a comprendere il cervello umano più complesso.

Chi controlla i tuoi desideri assetati? L'Accademia Sinica ha decifrato il meccanismo neurale dei segnali di fame e sete nel cervello.

Quando i moscerini della frutta hanno fame, viene rilasciato il neuropeptide leucochinina

Un team multinazionale guidato dal ricercatore associato Shu-Wei Lin dell'Istituto di biologia molecolare dell'Accademia Sinica e da Bhagyashree Senapati, studente di dottorato presso l'International Graduate Program dell'istituto, ha scoperto che la leucochinina rilasciata dai neuroni LHLK nel cervello del moscerino della frutta è un segnale sia di sete che di fame. Quando i moscerini della frutta hanno sete, i neuroni della sete (PPL1-γ2α′1, PAM-β′2a) sono cellule nervose inibitorie, come una porta chiusa, che inibiscono il comportamento di ricerca dell'acqua. Tuttavia, la leucochinina può inibirne l'attività, producendo un effetto negativo-positivo, aprendo il canale e spingendo i moscerini della frutta a ricercare odori legati all'acqua. Quando i moscerini della frutta hanno fame, viene rilasciata anche la leucochinina, che attiva un altro gruppo di neuroni della fame (PAM-β′2mp), spingendo i moscerini della frutta a cercare cibo e odori correlati al cibo.

Che cosa è la leucochinina?

La leucochinina è una corta catena proteica chiamata neuropeptide. In precedenza si sapeva solo che era coinvolto nel mantenimento dell'equilibrio idrico nell'organismo degli insetti, ma i dettagli del suo ruolo non erano chiari. Quando questi neuroni leucochinina vengono inibiti, inattivati ​​o attivati, il comportamento dei moscerini della frutta cambia. Non cercheranno acqua nemmeno quando hanno sete, oppure continueranno a cercarla anche se ne hanno già bevuta molta, il che indica che questi neuroni sono correlati alla sete.

(Foto per gentile concessione di Academia Sinica)

L'Accademia Sinica decifra i circuiti neurali e le interazioni dei neuroni assetati e affamati nel cervello dei moscerini della frutta

Ma perché un moscerino della frutta affamato non dovrebbe andare a cercare acqua da bere? Perché il cervello rilascia altri due neurotrasmettitori, la serotonina e il dNPF, che compensano l'inibizione dei neuroni della sete da parte della leucochinina, facendo sì che i neuroni della sete continuino a inibire il comportamento di ricerca dell'acqua.

Circuiti della sete nel cervello del moscerino della frutta. (Foto per gentile concessione di Academia Sinica)

Circuiti della fame nel cervello del moscerino della frutta. (Foto per gentile concessione di Academia Sinica)

Lin Shuwei ha sottolineato che questo studio ha svelato i circuiti neurali e le interazioni dei neuroni della sete e della fame nel cervello del moscerino della frutta, il che significa anche che la motivazione della sete e della fame non è semplicemente che un gruppo di neuroni è responsabile dei segnali della sete e un altro gruppo di neuroni è responsabile dei segnali della fame; al contrario, avviene attraverso la cooperazione e la competizione di più neurotrasmettitori per regolare diversi neuroni cerebrali, in modo che il comportamento di ricerca dell'acqua si verifichi solo quando si ha sete e non quando si ha fame, consentendo ai moscerini della frutta di prendere decisioni corrette in materia di foraggiamento in base alle esigenze fisiologiche.

Il risultato di questa ricerca è stato pubblicato su Nature Neuroscience nel dicembre di quest'anno (108).