Il tuo appetito rivela come funziona il tuo cervello

Stai guidando dal tuo locale fast food. L'aroma di hamburger di carne solletica le tue narici. Wow, questo ha un buon profumo! Ho fame! ti rendi conto in modo consapevole ad un certo punto, probabilmente diversi secondi dopo aver effettuato una svolta illegale dalla corsia di sinistra e alzato fino alla finestra drive-thru.

"Vuoi patatine con quello?"

Si ottiene un'immagine mentale di succulente, patate marroni dorate inzuppate di ketchup. "Sicuro. Perchè no? Sembra troppo bello per resistere. "

Potresti pentirti di quell'impulso in seguito quando cerchi di abbottonarti la cintura, ma non puoi sfuggire alle spinte quotidiane di appetito, fame e comportamento alimentare. Sono cablati nel tuo cervello. Provi un desiderio di cibo diverse volte al giorno, ma la motivazione non è sempre la stessa. L'aroma della carne grigliata può scatenare l'appetito, ma lo è anche la vista di una ciambella zuccherata, la campana del camioncino del gelato o semplicemente l'orologio sul muro che dice che è ora di pranzo. Anche la fame nasce internamente, molto prima che tu diventi consapevole dei dolori della pancia. La diminuzione della concentrazione di glucosio nel sangue stimola l'appetito. Più basso è il livello di glucosio nel sangue, più si ha fame. . . e se non hai mangiato per sei o otto ore, ti sentirai probabilmente famelico.

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Certo, il gusto del cibo inizia con gli impulsi nervosi nella tua bocca, ma è il tuo cervello che percepisce (e forse brama) dolce e salato. Anche i tuoi comportamenti voluttuari, di gusto alimentare e di ricerca di cibo sorgono nel tuo cervello e forse hai notato che il tuo cervello può avere una mente propria quando si tratta di cibo. Le viste e gli odori attivano il tuo comportamento di ricerca del cibo? Cambia il tuo schema alimentare quando sei stressato o solo? Mangi quando non hai fame o mangi più di quello che sai è buono per te? Brami alcuni cibi e non altri?

Le risposte a tutte quelle domande si trovano in domande più fondamentali su come è organizzato il cervello. Per 150 anni, i neuroscienziati hanno paragonato l'organizzazione del cervello alla struttura di comando di un'organizzazione militare, ad esempio l'esercito degli Stati Uniti. I centri cerebrali più alti e più evoluti della neocorteccia agiscono come i generali – così la teoria va prendendo in carico e emettendo direttive, mentre i centri cerebrali inferiori e primitivi funzionano come fanno i privati, eseguendo compiti di routine e prendendo ordini da più in alto in la catena di comando. Sembra tutto efficiente e ordinato, ma come sa qualsiasi osservatore del peso, il modello di comando top-down del cervello non spiega molto quando si tratta di controllo dell'appetito. Segnali interni e segnali esterni innescano comportamenti alimentari indesiderati anche nel dieter più determinato. La forza di volontà è notoriamente inaffidabile, ei neuroscienziati stanno sondando le ragioni per cui. Nel processo, stanno costruendo nuovi, forse più accurati, modelli di organizzazione del cervello.

Questa settimana negli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze, Richard Thompson e Larry Swanson (mostrati sotto) dell'USC suggeriscono che il cervello è più simile a Internet dell'Esercito. Invece di una catena di comando top-down, il cervello può essere organizzato in un sistema di circuiti di interconnessione in cui, lungo un percorso o un altro, tutto è connesso a tutto il resto e non opera un centro di comando e controllo centrale. La connettività strutturale del cervello può dipendere da una rete di circuiti, il che significa che praticamente ogni parte del cervello può influenzare ogni altra parte.

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Larry Swanson, USC

La metafora di Internet aiuta a spiegare il sistema dei circuiti di interconnessione che Swanson ha trovato nello studio delle regioni di alimentazione e di appetito del cervello negli ultimi dodici anni. Il nucleo accumbens (NA), poco conosciuto o studiato fino a circa dieci anni fa, è una parte importante di quel circuito. Influenza sul gusto di un cibo. Le sue azioni spiegano, in parte, perché il cibo ha un sapore migliore quando hai fame rispetto a quando sei pieno.

In questo esperimento appena pubblicato, Thompson e Swanson hanno iniettato sostanze chimiche traccianti in una piccola regione dell'AN nei cervelli di ratto. La regione è rinomata come "hot spot edonistico"; la sua azione stimola il comportamento alimentare, forse perché esalta il piacere dei sapori dolci. I traccianti permisero ai ricercatori di seguire le rotte che gli impulsi nervosi viaggiavano attraverso varie strutture cerebrali. I tracciati hanno mostrato che i segnali viaggiano tra la NA e altre regioni del cervello conosciute per controllare l'appetito, lo stress e la depressione.

[Per gli anatomisti tra di voi (vedi diagramma), i traccianti hanno rivelato un circuito neurale di quattro nodi di un circuito chiuso: una piccola regione del nucleo accumbens (ACBdm); l'area ipotalamica laterale anteriore (LHAa); i nuclei anteriori paratenial e paraventricular (PTa / PVTa); e l'area infralimbica corticale (ILA). Alcuni dei percorsi erano eccitatori: attivavano impulsi in un'altra parte del cervello. Altri erano inibitori: impedivano l'insorgenza di impulsi. Alcune delle regioni del cervello innervate che controllano il metabolismo e il comportamento alimentare.]

Intorno e intorno in una serie di loop, i messaggi viaggiano in tutte le direzioni. Quindi, il "diagramma circuitale" per l'appetito non è il grafico organizzativo in linea retta di un'organizzazione militare; è una rete di feedback migliore rispetto alle reti di computer come Internet. L'appetito non è l'unica funzione cerebrale che può funzionare in un modo simile a Internet. "Molte influenze sul comportamento non sono top-down", dice Swanson. "Attenzione, eccitazione, il ciclo sonno-veglia – il tuo stato comportamentale – anche questo tipo di cose non sono sotto il controllo volontario".

La tecnica di tracciamento può essere utilizzata per costruire uno schema elettrico dell'intero sistema nervoso, afferma Swanson. Questa idea è l'impulso per diversi progetti recentemente finanziati che consentiranno ai neuroscienziati di fare per il cervello ciò che i genetisti hanno fatto per il genoma: l'obiettivo è mappare il "connectome", che significa tutto il circuito di interconnessione del cervello. Swanson sta già lavorando per mappare il connettoma del mouse. Alla fine, lui e altri neuroscienziati sperano di tracciare i percorsi attraverso i quali ciascuna delle 500 parti distinte del cervello può comunicare con tutte le altre. "Se si ottiene abbastanza collegamenti nella catena, si ritorna ovunque," dice Swanson, "e una volta entrati in quella rete complicata, è possibile eliminarne diverse parti e funziona ancora, forse non perfettamente, ma ci sono modi alternativi per andare in giro. "

Thompson e Swanson sperano che il loro lavoro stimolerà nuovi approcci matematici e nuovi modi di pensare a come il cervello è organizzato. "La maniera gerarchica è il modo in cui la maggior parte della gente ci pensa", dice Swanson, "[ma] quando si hanno loop e loop, le definizioni effettive di feedback e feed-forward e top e bottom diventano molto confuse, e forse quelle aren ' t il meglio per descrivere cosa sta succedendo. "

Certo, la conoscenza del circuito dell'appetito del cervello non renderà più facile resistere a quel succoso hamburger, ma meglio comprendiamo il nostro cervello, il meglio equipaggiato diventeremo per combattere la battaglia del rigonfiamento. E pensare a nuovi modelli di circuiti cerebrali può allontanare la mente dal cibo, almeno per un po '.

Per maggiori informazioni:

La Terza Parte, "Gusto", in Brain Sense fornisce una discussione completa (e alcune storie divertenti) su hedonic hot spot, voglie di cibo e avversione e sperimentazione sul nucleo accumbens.

Il nuovo documento di ricerca è Richard H. Thompson e Larry W. Swanson, "L'analisi della connettività strutturale guidata dall'ipotesi supporta la rete sul modello gerarchico dell'architettura cerebrale," Atti della National Academy of Sciences, 9 agosto 2010.