Найден «центр пищевого отвращения» в мозге

С этим сталкивались если не все, то многие: одна подтухшая устрица — и морепродукты навсегда вычеркнуты из меню. Нейробиологи нашли, где мозг хранит травмирующие пищевые воспоминания. Результаты экспериментов на мышах обнародовал Nature.

Почти каждый из нас может вспомнить яркий случай сильного отравления, который привел к продолжительному, а то и пожизненному отказу от какого-то продукта. Нейробиолога Кристофера Циммермана, впрочем, чаша сия миновала: «У меня самого давно не было отравления, но на конференциях люди часто рассказывают о таких случаях».

Как бы то ни было, история довольно частая. Но до сих пор ученых смущал временной разрыв в получении такого негативного опыта: в отличие от прикосновения к горячей плите, где боль возникает мгновенно, пищевое отравление сопровождается значительной задержкой между употреблением испорченной еды и появлением симптомов.

Для экспериментов на мышах был выбран Kool-Aid — порошковый напиток со вкусом винограда.

«Это более точная модель реального обучения, — объясняет Циммерман. — Обычно ученые используют просто сахар, но это не тот вкус, который встречается в обычной еде. Kool-Aid, хоть и не совсем натуральный, ближе к реальности, поскольку имеет более сложный вкусовой профиль».

Мыши научились получать каплю напитка, тыкая носом в специальную зону клетки. Через 30 минут после первого глотка грызунам делали инъекцию, вызывающую временное недомогание, похожее на пищевое отравление.

Неудивительно, что через два дня мыши категорически избегали когда-то обожаемого Kool-Aid, предпочитая простую воду. Экспериментаторы тем временем следили, где именно в мозге формировалась эта ассоциация «напиток → болезнь» — в центральном ядре миндалевидного тела.

«Если посмотреть на весь мозг и сравнить, как представлены новые и знакомые вкусы, миндалевидное тело оказывается крайне интересной зоной, потому что оно особенно активно реагирует на новые вкусы на каждом этапе обучения. Оно работает, когда мышь пьет, когда чувствует недомогание позже и даже когда вспоминает этот негативный опыт спустя дни», — говорит исследователь.

Центральное ядро миндалевидного тела — небольшая группа клеток в нижней части мозга, участвующая в формировании эмоций и страха, — также обрабатывает множество сигналов из внешней среды, включая запахи и вкусы. 

Узнав, где формируются воспоминания о вредных вкусах, команда проследила, как сигналы о недомогании из кишечника достигают мозга. Основываясь на предыдущих исследованиях, они выявили специализированные клетки в заднем мозге, содержащие белок CGRP, которые напрямую связаны с центральной миндалиной. Стимуляция этих клеток через 30 минут после употребления Kool-Aid создавала такое же отвращение, как и реальное отравление.

Кроме того, ученые обнаружили, что недомогание заставляло реактивироваться нейроны, связанные с Kool-Aid. 

«Казалось, будто мыши мысленно возвращались к прошлому опыту, который позже вызвал у них болезнь. Было очень круто наблюдать это на уровне отдельных нейронов», — поделилась профессор Илана Виттен, заведующая лабораторией в Нейробиологическом институте Принстонского университета.

Ученые предполагают, что новые вкусы могут «метить» определенные клетки мозга, сохраняя их чувствительность к сигналам недомогания в течение нескольких часов после еды. Это позволяет клеткам реактивироваться при болезни и связывать причину и следствие, несмотря на временную задержку.

Это исследование дает подсказки, как мозг связывает разнесенные во времени события — с последствиями, выходящими далеко за рамки отвращения к испорченным морепродуктам. Это поможет разобраться, как подобные воспоминания формируются у людей — например, когда единичное травматическое событие приводит к ПТСР.

«В реальной жизни между нашим выбором и его последствиями часто проходит много времени. Но в лаборатории это обычно не изучается, поэтому мы плохо понимаем нейронные механизмы, лежащие в основе такого обучения с задержкой. Надеюсь, наши результаты могут стать основой для изучения того, как мозг использует опыт для обучения в других ситуациях», — заключил Циммерман.

В мозге открыли механизм, который заставляет нас хотеть «еще чего-нибудь вкусненького»

Нейробиологи выяснили, как мозг воспринимает сигналы голода и жажды