Vem styr dina törstiga önskningar? Academia Sinica dechiffrerar den neurala mekanismen för hunger- och törstsignaler i hjärnan

Vem styr dina törstiga önskningar? Många mänskliga neurologiska sjukdomar, såsom depression, anorexi, missbruk, etc., är relaterade till motivationssystemet i hjärnan. För att dechiffrera signalerna om hunger och törst, dechiffrerade forskarteamet från Academia Sinica de neurala kretsarna i fruktflugans hjärna och upptäckte för första gången en signalsubstans som heter leukokinin, som påverkar fruktflugans beteende när det gäller att söka vatten eller mat genom att reglera olika hjärnneuroner. Detta har avslöjat den neurala mekanismen i hjärnan som kommer att hjälpa oss att interagera mer i hjärnan.

Vem styr dina törstiga önskningar? Academia Sinica har dechiffrerat den neurala mekanismen för hunger- och törstsignaler i hjärnan.

När fruktflugor är hungriga frisätts leukokinin-neuropeptiden

Ett multinationellt team under ledning av assisterande forskare Shu-Wei Lin från Institutet för molekylärbiologi, Academia Sinica, och Bhagyashree Senapati, en doktorand vid institutets International Graduate Program, upptäckte att leukokinin som frisätts av LHLK-neuroner i fruktflugans hjärna är en signal om både törst och hunger. När fruktflugor är törstiga, är törstneuronerna (PPL1-γ2α′1, PAM-β′2a) hämmande nervceller, som en stängd dörr, vilket kommer att hämma beteendet för att söka vatten. Leukokinin kan dock hämma deras aktivitet, vilket ger en negativ positiv effekt, öppnar fruktkanalerna och leder till lukter. När fruktflugor är hungriga frigörs också leukokinin, vilket aktiverar en annan grupp av hungerneuroner (PAM-β′2mp), vilket driver fruktflugorna att leta efter mat och leta efter matrelaterade lukter.

Vad är leukokinin?

Leukokinin är en kort proteinkedja som kallas en neuropeptid. Tidigare var det bara känt att det var inblandat i att upprätthålla vattenbalansen i kroppen hos insekter, men detaljerna i dess roll var oklara. När dessa leukokinin-neuroner hämmas, inaktiveras eller aktiveras förändras fruktflugornas beteende. De kommer inte att leta efter vatten även när de är törstiga, eller så kommer de fortfarande att leta efter vatten trots att de redan har druckit mycket vatten, vilket indikerar att dessa nervceller är relaterade till törst.

(Foto med tillstånd av Academia Sinica)

Academia Sinica dechiffrerar neurala kretsar och interaktioner mellan törstiga och hungriga nervceller i fruktflugans hjärnor

Men varför skulle inte en hungrig fruktfluga leta efter vatten att dricka? Eftersom hjärnan frigör två andra signalsubstanser - serotonin och dNPF, som kompenserar hämningen av törstneuroner av leukokinin, vilket gör att törstneuroner fortsätter att hämma vattensökande beteende.

Törstkretsar i fruktflugans hjärna. (Foto med tillstånd av Academia Sinica)

Hungerkretsar i fruktflugans hjärna. (Foto med tillstånd av Academia Sinica)

Lin Shuwei påpekade att denna studie har knäckt törst- och hungerneuronernas neurala kretsar och interaktioner i fruktflugans hjärna, vilket också betyder att motivationen för törst och hunger inte bara är att en grupp av neuroner är ansvarig för törstsignaler och en annan grupp av neuroner är ansvarig för hungersignaler istället, det är genom olika samverkan och konkurrens mellan flera neurontransmittorer i stället för att reglera, så att olika neurotransmittorer uppstår; och inte när du är hungrig, vilket låter fruktflugor fatta korrekta beslut om födosök baserat på fysiologiska behov.

Detta forskningsresultat publicerades i Nature Neuroscience i december i år (108).