La neurobiología de la atracción de alimentos
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Los animales usan su sentido del olfato para navegar por el mundo para encontrar comida, olfatear parejas y oler el peligro. Pero cuando un animal hambriento huele comida y un miembro del sexo opuesto al mismo tiempo, ¿qué hace que la cena sea la opción más atractiva? Exactamente, ¿qué tiene el olor de la comida que dice: «Elígeme a mí»?
La investigación realizada por investigadores de la Escuela de Medicina de Harvard arroja luz sobre la neurobiología que subyace a la atracción por los alimentos y cómo los ratones hambrientos eligen prestar atención a un objeto en su entorno sobre otro.
En su estudio, publicado en Nature, Stephen Liberles y el coautor Nao Horio identificaron la vía que promueve la atracción por los olores de los alimentos sobre otras señales olfativas.
En una serie de experimentos, los investigadores se centraron en una molécula de señalización llamada neuropéptido-Y (NPY), secretada por las neuronas que regulan el hambre en una región del cerebro conocida como tálamo, que regula una variedad de funciones fisiológicas, incluida la transmisión de información sensorial a la corteza.
«Resulta que neuronas específicas ‘escuchan’ al estado de hambre a través de la liberación de un neurotransmisor llamado NPY en el tálamo», dijo Liberles, profesor de biología celular en el Instituto Blavatnik en HMS e investigador en el Instituto Médico Howard Hughes.
Decidir entre alimentos y romaníes nce
«En los ratones, tanto los olores de los alimentos como las feromonas sexuales son atractivos, pero son relevantes para diferentes impulsos fisiológicos», dijo Horio, investigador postdoctoral en el laboratorio de Liberles. «Esto sugiere que los olores activan circuitos neuronales paralelos que están moldeados por la necesidad fisiológica».
Para identificar la vía que permite a un ratón tomar decisiones basadas en la necesidad, Horio construyó un experimento. Para empezar, colocó a los ratones en un recinto con dos puertos de olor: uno que emitía el olor a comida de ratón y el otro exudaba feromonas de un ratón del sexo opuesto. Horio notó la cantidad de tiempo que un ratón pasó demorándose en cada puerto, y más tiempo indicaba la preferencia del animal.
Los ratones alimentados con el estómago lleno encontraron los olores de los alimentos y las feromonas igualmente atractivos, pero los ratones hambrientos mostraron una fuerte preferencia por olores de comida, observaron los científicos. Los ratones alimentados que habían estado expuestos previamente a una pareja potencial mostraron una clara preferencia por las feromonas sexuales, mientras que los ratones hambrientos no lo hicieron. ¿Por qué el hambre cambió la elección?
Iluminando la química de la atracción de alimentos
Las neuronas en el hipotálamo, una pequeña glándula con forma de almendra enterrada en lo profundo del cerebro, emiten una molécula conocida como agutí péptido relacionado (AGRP). Se sabe que estas neuronas desencadenan el impulso por la comida. Para estudiar el efecto de las neuronas secretoras de AGRP, los investigadores utilizaron una técnica conocida como optogenética, que permite a los científicos encender y apagar las neuronas mediante el uso de luz. Los experimentos demostraron que incluso en animales alimentados, la activación neuronal AGRP impulsaba a los ratones a investigar los olores de los alimentos como si estuvieran hambrientos.
Las neuronas AGRP tienen ramificaciones que se extienden a lo largo y ancho, por lo que los investigadores se preguntaron qué áreas del cerebro estaban siendo estimulados. Otros experimentos demostraron que se activaron múltiples terminales de neuronas AGRP en todo el cerebro, pero solo los terminales ubicados en una región conocida como tálamo paraventricular cambiaron la preferencia por el olor de los alimentos. Cuando lo hicieron, los ratones que no tenían hambre se sintieron atraídos por la comida. Por el contrario, silenciar las proyecciones de AGRP en esta área del tálamo disminuyó la atracción del olor a comida en ratones hambrientos.
«Esta observación nos llevó a creer que la estimulación persistente de las neuronas AGRP que ocurre durante el ayuno aumenta la atracción del olor a comida señalando continuamente a las neuronas aguas abajo», dijo Liberles.
El obstáculo final fue identificar si alguno de los tres neurotransmisores principales liberados por las neuronas AGRP (AGRP, NPY y GABA) eran necesarios para la atracción del olor dependiente del hambre y, de ser así, , cuál.
Para averiguarlo, Liberles y Horio repitieron los experimentos con tres grupos de ratones, cada uno modificado genéticamente para carecer de uno de estos neurotransmisores.
Los ratones hambrientos que carecían de AGRP y GABA permanecieron atraídos por el olor de la comida. Sin embargo, los animales hambrientos que carecían de NPY ya no se sentían más atraídos por los olores de los alimentos que por las feromonas. Los ratones knockout para NPY, ya sea que sus vientres estuvieran llenos o no, retuvieron un nivel más bajo de atracción por los olores de los alimentos en comparación con su atracción por las feromonas. Además, los ratones que carecían de un receptor de NPY específico, NPY5R, también perdieron la atracción dependiente del hambre por el olor de la comida.
Además, después de estar expuestos a una pareja, los ratones que carecían de NPY se sintieron más atraídos por las feromonas que por la comida, un hallazgo lo que sugiere que otros mecanismos además del NPY están involucrados en estimular la respuesta olfativa a las feromonas, dijo Liberles.
El estado de hambre, sugiere el estudio, inicia una cascada de señalización compleja que, al hacer que los aromas de los alimentos sean apetitosos, impulsa a los animales buscar nutrirse y hacer de la comida una opción más atractiva que otras alternativas. Los experimentos demuestran que las señales unificadoras en esta cascada son NPY y su receptor NPY5R. En el futuro, la investigación futura investigará cómo actúa el NPY en algunos circuitos olfativos pero no en otros y cómo los animales aprenden a asociar los alimentos con ciertos olores.
«Parece probable que diferentes neurotransmisores funcionen como reflectores para otros impulsos conductuales, con el tálamo sirviendo como un panel de control que da atención preferencial a las entradas sensoriales sobre la base de la necesidad fisiológica», dijo Liberles.
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Cómo el hambre hace que la comida sea más sabrosa: un circuito neuronal en el hipotálamo Más información: Nao Horio et al. El hambre mejora la atracción del olor de los alimentos a través de un foco de neuropéptido Y, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03299-4 Información de la revista: Nature
Proporcionado por Harvard Medical School Cita: La neurobiología de la atracción de alimentos (22 de abril de 2021 ) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-neurobiology-food.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.