Кредит: CC0 Public Domain
Стоит ли мне пойти и заняться спортом или лучше пойти в кафе и насладиться восхитительным клубничным молочным коктейлем? До сих пор то, что именно происходит в нашем мозге, когда мы принимаем это решение, было загадкой для науки, но исследователи из ETH Zurich нашли решение. Они расшифровали, какое химическое вещество мозга и какие нервные клетки опосредуют это решение: вещество-посредник орексин и нейроны, которые его производят.
Эти нейробиологические основы актуальны, потому что многие люди не получают достаточно физических упражнений. Большинство из нас, вероятно, уже однажды или даже несколько раз решали отказаться от тренировок в пользу одного из многочисленных альтернативных искушений повседневной жизни. По данным Всемирной организации здравоохранения, 80% подростков и 27% взрослых недостаточно занимаются спортом. Ожирение растет с угрожающей скоростью не только среди взрослых, но также среди детей и подростков.
В центре внимания — орексин
«Несмотря на эту статистику, многим людям удается противостоять постоянно присутствующим соблазнам и получать достаточно физических упражнений», — говорит Денис Бурдаков, профессор нейронауки в ETH Zurich. «Мы хотели узнать, что именно в нашем мозге помогает нам принимать эти решения».
В своих экспериментах с мышами исследователи смогли показать, что орексин играет ключевую роль в этом процессе. Это одно из более чем сотни веществ-посредников, которые активны в мозге. Другие химические посредники, такие как серотонин и дофамин, были открыты давно, и их роль в значительной степени расшифрована. Ситуация с орексином иная: исследователи открыли его сравнительно поздно, около 25 лет назад, и теперь они шаг за шагом проясняют его функции. Бурдаков — один из ученых, посвятивших свои усилия изучению орексина.
Существующие знания не могут объяснить выбор
«В нейробиологии дофамин является популярным объяснением того, почему мы выбираем делать одни вещи, но избегаем других», — говорит Бурдаков. Этот мозговой посланник имеет решающее значение для нашей общей мотивации. «Однако наши текущие знания о дофамине нелегко объяснить, почему мы решаем заниматься спортом вместо еды», — продолжает ученый. «Наш мозг выделяет дофамин и когда мы едим, и когда мы занимаемся спортом, что не объясняет, почему мы выбираем одно, а не другое».
Чтобы выяснить, что это объясняет, исследователи разработали сложный поведенческий эксперимент для мышей, которые могли свободно выбирать из восьми различных вариантов в десятиминутных испытаниях. Они включали колесо, на котором они могли бегать, и «молочный коктейльный бар», где они могли наслаждаться стандартным молочным коктейлем со вкусом клубники.
«Мыши любят молочный коктейль по той же причине, что и люди: он содержит много сахара и жира и имеет приятный вкус», — говорит Бурдаков.
Меньше времени в молочном коктейльном баре
В своем эксперименте ученые сравнивали разные группы мышей: одну, состоящую из нормальных мышей, и другую, у которой орексиновые системы мышей были заблокированы либо с помощью препарата, либо путем генетической модификации их клеток.
Мыши с неповрежденной орексиновой системой проводили вдвое больше времени на беговом колесе и вдвое меньше времени на баре с молочным коктейлем, чем мыши, чья орексиновая система была заблокирована. Интересно, однако, что поведение двух групп не отличалось в экспериментах, в которых ученые предлагали мышам только беговое колесо или молочный коктейль.
«Это означает, что основная роль системы орексина заключается не в контроле того, как много мыши двигаются или сколько они едят», — говорит Бурдаков. «Скорее, она, по-видимому, играет центральную роль в принятии решения между одним и другим, когда доступны оба варианта». Без орексина решение было однозначно в пользу молочного коктейля, и мыши отказались от упражнений в пользу еды.
Помощь людям, которые мало занимаются спортом
Исследователи из ETH Zurich ожидают, что орексин также может отвечать за это решение у людей; известно, что задействованные здесь функции мозга практически одинаковы у обоих видов.
«Теперь дело за тем, чтобы проверить наши результаты на людях», — говорит Дарья Пелег-Райбштейн, руководитель группы в ETH Zurich. Она руководила исследованием вместе с Денисом Бурдаковым. Это может включать обследование пациентов с ограниченной орексиновой системой по генетическим причинам — это касается примерно одного из двух тысяч человек. Эти люди страдают нарколепсией (расстройством сна). Другой возможностью было бы наблюдение за людьми, которые получают препарат, блокирующий орексин. Такие препараты разрешены для пациентов с бессонницей.
«Если мы поймем, как мозг выбирает между потреблением пищи и физической активностью, мы сможем разработать более эффективные стратегии для борьбы с глобальной эпидемией ожирения и связанными с ней метаболическими нарушениями», — говорит Пелег-Райбштейн.
В частности, можно было бы разработать вмешательства, которые помогут преодолеть барьеры в физических упражнениях у здоровых людей и тех, чья физическая активность ограничена. Однако Бурдаков отмечает, что это были бы важные вопросы для ученых, занимающихся клиническими исследованиями на людях. Он и его группа посвятили себя фундаментальным нейробиологическим исследованиям. Далее он хочет выяснить, как нейроны орексина взаимодействуют с остальной частью мозга при принятии решений, таких как решение между физическими упражнениями и перекусами.
Дополнительная информация: Нейроны орексина опосредуют устойчивые к искушениям произвольные упражнения, Nature Neuroscience (2024). DOI: 10.1038/s41593-024-01696-2
Информация о журнале: Nature Neuroscience Предоставлено ETH Zurich
