Naukowcy z ETH Zurich odkryli, że oreksyna, substancja chemiczna występująca w mózgu, oraz neurony ją wytwarzające odgrywają kluczową rolę w podejmowaniu decyzji, takich jak wybór pomiędzy ćwiczeniami a rozkoszowaniem się smakołykiem.
Naukowcy zidentyfikowali oreksynę jako kluczową substancję chemiczną mózgu wpływającą na to, czy jednostki wybierają aktywność fizyczną zamiast delektowania się smakołykami.
- Chemiczny przekaźnik oreksyna i neurony oreksyny w mózgu pośredniczą w podejmowaniu decyzji między ćwiczeniami a przekąską. Naukowcy z ETH Zurich dokonali tego odkrycia na myszach. Wyniki prawdopodobnie będą można przenieść na ludzi.
- W eksperymencie myszy z zablokowanym układem oreksyny częściej wybierały podawany im koktajl mleczny, a rzadziej ćwiczenia.
- Wyniki te mogą pomóc w badaniu i opracowywaniu nowych strategii promowania aktywności fizycznej wśród ludzi.
Dekodowanie wyborów mózgu
Czy powinienem iść i poćwiczyć, czy raczej pójść do kawiarni i napić się pysznego truskawkowego koktajlu mlecznego? Do tej pory to, co dokładnie dzieje się w naszym mózgu, gdy podejmujemy tę decyzję, było dla nauki tajemnicą, ale badacze z ETH Zurich znaleźli rozwiązanie. Odszyfrowali, która substancja chemiczna w mózgu i które komórki nerwowe pośredniczą w tej decyzji: substancja przekaźnikowa, oreksyna, i neurony, które ją wytwarzają.
Te podstawy neuronauki są istotne, ponieważ wiele osób nie wykonuje wystarczającej ilości ćwiczeń. Większość z nas zapewne już raz, a nawet kilka razy zdecydowała się zrezygnować z ćwiczeń na rzecz jednej z licznych alternatywnych pokus życia codziennego. Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) 80 procent nastolatków i 27 procent dorosłych nie ćwiczy wystarczająco dużo. Otyłość wzrasta w zastraszającym tempie nie tylko wśród dorosłych, ale także wśród dzieci i młodzieży.
Zrozumienie chemii mózgu
„Pomimo tych statystyk wielu osobom udaje się oprzeć stale obecnym pokusom i zapewnić sobie odpowiednią ilość ćwiczeń fizycznych” – mówi Denis Burdakov, profesor neurologii w ETH Zurich. „Chcieliśmy wiedzieć, co jest w naszym mózgu, co pomaga nam podejmować takie decyzje”.
W swoich eksperymentach na myszach badaczom udało się wykazać, że oreksyna odgrywa kluczową rolę w tym procesie. Jest to jedna z ponad stu substancji przekaźnikowych aktywnych w mózgu. Inne przekaźniki chemiczne, takie jak serotonina I dopamina, zostały odkryte dawno temu i ich rola została w dużej mierze rozszyfrowana. Inaczej jest w przypadku oreksyny: badacze odkryli ją stosunkowo późno, około 25 lat temu, a obecnie krok po kroku wyjaśniają jej funkcje. Burdakov jest jednym z naukowców, którzy poświęcili swoje wysiłki badaniu oreksyny.
Odkrycie funkcji oreksyny
„W neurobiologii dopamina jest popularnym wyjaśnieniem, dlaczego decydujemy się na pewne rzeczy, a unikamy innych” – mówi Burdakov. Ten posłaniec mózgowy ma kluczowe znaczenie dla naszej ogólnej motywacji. „Jednak nasza obecna wiedza na temat dopaminy nie wyjaśnia w prosty sposób, dlaczego zamiast jeść, decydujemy się na ćwiczenia” – kontynuuje naukowiec. „Nasz mózg uwalnia dopaminę zarówno podczas jedzenia, jak i podczas ćwiczeń, co nie wyjaśnia, dlaczego wybieramy jedno, a nie drugie”.
Aby dowiedzieć się, co tak naprawdę działa, naukowcy opracowali wyrafinowany eksperyment behawioralny na myszach, które w dziesięciominutowych próbach mogły swobodnie wybierać spośród ośmiu różnych opcji. Obejmowały one koło, na którym można było biegać, oraz „bar mleczny”, w którym można było delektować się standardowym koktajlem mlecznym o smaku truskawkowym. „Myszy lubią koktajle mleczne z tego samego powodu, co ludzie: zawiera dużo cukru i tłuszczu i dobrze smakuje” – mówi Burdakov.
Wpływ oreksyny na zachowanie myszy
W swoim eksperymencie naukowcy porównali różne grupy myszy: jedną składającą się z myszy normalnych i jedną, u której układ oreksynowy myszy został zablokowany za pomocą leku lub modyfikacji genetycznej ich komórek.
Myszy z nienaruszonym systemem oreksyny spędzały dwa razy więcej czasu na bieżni i o połowę mniej czasu przy barze z koktajlami mlecznymi w porównaniu z myszami, których układ oreksyny został zablokowany. Co ciekawe, zachowanie obu grup nie różniło się jednak w eksperymentach, w których naukowcy podawali myszom jedynie kołowrotek lub koktajl mleczny. „Oznacza to, że podstawową rolą układu oreksyny nie jest kontrolowanie tego, ile myszy się poruszają ani ile jedzą” – mówi Burdakov. „Wydaje się raczej, że kluczowe znaczenie ma podjęcie decyzji między jedną a drugą, gdy dostępne są obie opcje”. Bez oreksyny zdecydowano się na koktajl mleczny, a myszy zrezygnowały z ćwiczeń na rzecz jedzenia.
Konsekwencje dla zdrowia ludzkiego
Naukowcy z ETH Zurich spodziewają się, że oreksyna może być odpowiedzialna za tę decyzję również u ludzi; Wiadomo, że zaangażowane tu funkcje mózgu są praktycznie takie same w obu przypadkach gatunek. „Teraz będzie kwestia weryfikacji naszych wyników na ludziach” – mówi Daria Peleg-Raibstein, liderka grupy w ETH Zurich. Badania prowadziła wspólnie z Denisem Burdakovem. Może to obejmować badanie pacjentów, którzy mają ograniczony system oreksyny z powodów genetycznych – dzieje się tak u około jednej na dwa tysiące osób. Osoby te cierpią na narkolepsję (zaburzenie snu). Inną możliwością byłaby obserwacja osób przyjmujących lek blokujący oreksynę. Takie leki są dopuszczone dla pacjentów cierpiących na bezsenność.
Potencjalne strategie walki z otyłością
„Jeśli zrozumiemy, w jaki sposób mózg dokonuje arbitrażu między spożyciem żywności a aktywnością fizyczną, będziemy mogli opracować skuteczniejsze strategie przeciwdziałania globalnej epidemii otyłości i powiązanym zaburzeniom metabolicznym” – mówi Peleg-Raibstein. W szczególności można opracować interwencje pomagające pokonać bariery w zakresie ćwiczeń u zdrowych osób i osób o ograniczonej aktywności fizycznej. Burdakow zaznacza jednak, że byłyby to istotne pytania dla naukowców zajmujących się badaniami klinicznymi na ludziach. On i jego grupa poświęcili się podstawowym badaniom neurologicznym. Następnie chce dowiedzieć się, w jaki sposób neurony oreksyny oddziałują z resztą mózgu podczas podejmowania decyzji takich jak ta między ćwiczeniami a przekąskami.
Odniesienie: „Neurony oreksyny pośredniczą w dobrowolnych ćwiczeniach odpornych na pokusy” 6 sierpnia 2024 r., Neuronauka przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41593-024-01696-2
