Pour nous assurer d'obtenir les calories et l'hydratation dont nous avons besoin, le cerveau s'appuie sur un réseau complexe de cellules, de signaux et de voies pour nous guider quand manger, boire ou s'arrêter. Pourtant, une grande partie de la façon dont le cerveau déchiffre les besoins du corps et les traduit en action reste inconnue.
Dans une nouvelle étude publiée dans Communications de la naturedes chercheurs du Max Planck Institute for Biological Intelligence, en collaboration avec l'Université de Regensburg et l'Université de Stanford, ont identifié des populations spécifiques de neurones dans l'amygdale – un centre émotionnel et de motivation du cerveau – qui jouent un rôle clé dans ce processus.
Ces spécialistes « soif » et « faim » Les neurones fonctionnent à travers des circuits distincts, influençant le lecteur de manger ou de boire. L'étude, qui a été réalisée chez la souris, jette un nouvel éclairage sur le rôle de l'amygdale dans la régulation de nos besoins nutritionnels et peut offrir des informations sur les troubles de l'alimentation et la dépendance.
Au cœur du centre émotionnel du cerveau
L'amygdale, une région du cerveau souvent liée aux émotions et à la prise de décision, joue également un rôle clé dans la formation de notre désir de manger et de boire. Des recherches antérieures menées par le groupe de Rüdiger Klein au Max Planck Institute for Biological Intelligence ont révélé que les neurones dans le noyau central de l'amygdale relient les aliments aux sentiments – en train de reprendre des repas délicieux avec des émotions positives, un mauvais aliment à l'aversion et une suppression de l'appétit lorsque la nausée s'installe.
L'équipe a également démontré que le changement de l'activité de ces neurones peut modifier le comportement, incitant les souris à manger même lorsqu'elles sont pleines ou qui se sentent mal.
S'appuyant sur ces résultats, la nouvelle recherche a détaillé des groupes distincts de neurones dans la même région centrale de l'amygdale qui répondent spécifiquement à la soif et à d'autres qui répondent à la faim, guidé par un réseau complexe d'indices moléculaires.
« L'un de ces groupes de neurones est uniquement dédié à la régulation du désir de boire, le premier «neurone soif» qui a été identifié dans l'amygdale, » Explique Federica Fermani, qui a dirigé l'étude. « Lorsque nous avons activé ces neurones, les souris ont bu plus et lorsque nous avons supprimé leur activité, les souris ont moins bu.
« Nous avons également identifié un autre groupe de neurones dans la même région de l'amygdale qui a soif mais joue également un rôle dans la régulation de la faim. Ces résultats mettent en évidence comment certains neurones montrent une spécialisation remarquable pour des comportements spécifiques, tandis que d'autres ont un rôle plus général dans le guidage des choix de nourriture et de boisson. »
Pour explorer comment les neurones du noyau central de l'amygdale régulent la consommation et la consommation d'alcool, les chercheurs ont utilisé des outils génétiques avancés pour étudier l'activité cérébrale chez la souris pendant la faim, la soif et lorsqu'elles étaient déjà pleines et hydratées. Une méthode, appelée optogénétique, a permis à l'équipe d'activer des neurones spécifiques en utilisant des protéines légères et un laser avec précision pour déclencher ces cellules.
Ils ont également utilisé des approches pour faire taire les neurones, observant comment leur absence a influencé la tendance de la souris à manger ou à boire. En combinant cela avec de nouvelles méthodes qui permettent la surveillance de neurones individuels dans plusieurs régions cérébrales, les chercheurs ont cartographié où ces neurones reçoivent des informations et identifié d'autres régions cérébrales avec lesquelles ils communiquent.
Poser de nouvelles questions
La cartographie des voies que ces neurones utilisent pour communiquer avec d'autres régions du cerveau ont révélé des connexions aux zones impliquées dans le traitement des informations sensorielles sur les aliments et l'eau, comme le complexe parabrachial.
L'étude a également exploré comment le cerveau équilibre d'autres facteurs, tels que le goût, le comportement de façonnage. Par exemple, en associant une saveur de boisson moins préférée avec une stimulation ciblée des neurones dans l'amygdale centrale, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient changer les choix de la souris, transformant une saveur précédemment évité en un nouveau favori.
Étant donné que la structure de l'amygdale est similaire chez les souris et les humains, les chercheurs suggèrent que ces résultats pourraient améliorer notre compréhension de la façon dont les émotions et les motivations influencent nos propres habitudes alimentaires et de consommation d'alcool.
« Les disques de base comme la soif et la faim garantissent que nous mangeons et buvons au bon moment, donnant à notre corps l'hydratation et la nutrition nécessaire pour survivre, » Explique Rüdiger Klein, directeur du Max Planck Institute for Biological Intelligence. « Mais ces mêmes circuits neuronaux peuvent également contribuer à la suralimentation ou à la sous-alimentation, selon les signaux qu'ils rencontrent dans le cerveau.
« En découvrant ces processus, nous comprenons une meilleure compréhension de la façon dont le cerveau évalue émotionnellement les aliments et les boissons, apprend à les associer au plaisir ou à l'aversion, et comment le développement neuronal façonne les comportements innés et apprises. »
Ce travail ouvre la porte à de nouvelles questions, comme la façon dont le cerveau équilibre l'appétit, la soif et les émotions; Comment nous savons quand nous avons eu trop ou trop pour manger et boire; comment les besoins concurrents sont gérés simultanément; et comment ces circuits sont affectés dans des conditions telles que l'obésité, l'anorexie ou la dépendance à l'alcool.