Summary

Las emociones negativas asociadas al hambre pueden hacer que sea difícil mantener una dieta y perder peso. Células sensibles al hambre en el cerebro pueden ayudar a explicar esa lucha.

Highlights

  • Investigadores de Janelia han encontrado que un conjunto de neuronas es responsable de las sensaciones desagradables asociadas al hambre.
  • Las neuronas no hacen que un animal coma, sino que le enseñan al animal a responder a las señales sensoriales que indican la presencia de alimentos.

Si le resulta difícil seguir una dieta para bajar de peso, probablemente pueda culpar a células cerebrales sensibles al hambre que son conocidas como neuronas AGRP, según dicen científicos del Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes. De acuerdo a los nuevos experimentos, estas neuronas son responsables de las sensaciones desagradables de hambre que hacen que uno coma refrigerios de forma irresistible.

Las emociones negativas asociadas al hambre pueden hacer que sea difícil mantener una dieta y perder peso, y estas neuronas ayudan a explicar esa lucha, dice Scott Sternson, quien es jefe de grupo en Janelia. En un entorno donde la comida está muy disponible, la señal difícil de ignorar que emiten esas neuronas puede parecer una molestia, pero tiene sentido desde un punto de vista evolutivo. Para los humanos primitivos o los animales en la naturaleza, el perseguir alimentos o agua puede significar aventurarse en un entorno riesgoso, lo que podría requerir un poco de estímulo. “Sospechamos que lo que estas neuronas están haciendo es imponer un costo cuando no se atienden las necesidades fisiológicas”, añade.

Las neuronas AGRP no hacen directamente que un animal coma, sino que le enseñan al animal a responder a las señales sensoriales que indican la presencia de alimentos. “Sospechamos que estas neuronas son un sistema de motivación muy antiguo que se utiliza para forzar un animal a satisfacer sus necesidades fisiológicas. Parte de la motivación para la búsqueda de alimentos consisten en silenciar estas neuronas”, dice Sternson, cuyo equipo también demostró que un conjunto diferente de neuronas se especializa en generar las sensaciones desagradables asociadas a la sed. Sternson y sus colegas publicaron sus hallazgos en la revista Nature el 27 de abril de 2015.

El hambre afecta a casi todas las células del cuerpo, y varios tipos de neuronas se dedican a asegurar que un animal coma cuando bajan las reservas de energía. Pero Sternson dice que hasta ahora, lo que los científicos habían aprendido acerca de esas neuronas no concordaba completamente con algo que ya sabíamos: que el hambre es desagradable.

“Existía una predicción de que había neuronas que nos hacen sentir mal cuando tenemos hambre o sed. Esto tiene sentido desde un punto de vista intuitivo, pero todas las neuronas que se habían estudiado parecían tener el efecto contrario”, dice. En estudios anteriores, los investigadores habían descubierto que las neuronas que promovían el comer lo hacían mediante el aumento de los sentimientos positivos asociados a los alimentos. En otras palabras – como es lógico – el hambre hace que la comida tenga mejor sabor.

Algunos científicos habían empezado a sospechar que sus ideas sobre una señal negativa en el cerebro como motivador del hambre podrían estar equivocadas. Pero su conocimiento del sistema era incompleto. Las neuronas AGRP, que se ubican en una zona de regulación del cerebro conocida como hipotálamo, estaban claramente involucradas en los comportamientos de alimentación: cuando el cuerpo carece de energía, las neuronas AGRP se activan, y cuando las neuronas AGRP están activas, los animales comen. Pero hasta ahora nadie había investigado la estrategia de esas células para generar tal motivación.

El investigador postdoctoral Nicholas Betley y el estudiante graduado Zhen Fang Huang Cao comenzaron a responder el interrogante con una serie de experimentos de comportamiento. En una primera etapa, les ofrecieron a ratones bien alimentados dos geles con sabor – una de fresa y el otro de naranja–. Ningún gel contenía nutrientes, pero los ratones hambrientos tomaron las dos muestras. Entonces, los científicos manipularon las señales de hambre en los cerebros de los animales al activar las neuronas AGRP mientras consumían uno de los dos sabores. En ensayos posteriores, los animales evitaron el sabor asociado con la señal de hambre falsa.

En un experimento inverso, los científicos desactivaron las neuronas AGRP mientras los animales hambrientos consumían un sabor particular. Los animales desarrollaron una preferencia por el sabor asociado al silenciamiento de las neuronas AGRP, lo que sugiere que eran motivados a desactivar la señal desagradable de las células. En otros experimentos, los científicos encontraron que los ratones también aprendían a buscar lugares en su entorno donde las neuronas AGRP habían sido silenciadas y evitaban los lugares donde esas células estaban activas.

De circuitos a conducta - Scott Sternson, Campus de Investigación Janelia, HHMI, de Kavli Fronteras de la Ciencia en Vimeo.

A continuación, el investigador postdoctoral Shengjin Xu utilizó un diminuto microscopio móvil para mirar dentro de los cerebros de los ratones hambrientos y monitorear la actividad de las neuronas AGRP. Como era de esperar, las células se encontraban en actividad hasta que los ratones encontraban alimentos. Sternson dice que fue sorprendente que los ratones en realidad no tienen que comer para calmar las neuronas. En lugar de ello, la actividad de las células se detiene cuando un animal ve el alimento –o incluso una señal que predice la presencia de alimento–. Y su actividad se mantiene baja, mientras el animal come.

Eso no tendría sentido si la función de las neuronas AGRP fuera hacer que la comida tenga mejor sabor o si su función fuera controlar directamente las acciones individuales requeridas para ir a comer, que eran dos posibilidades, dice Sternson. Pero para fomentar la alimentación, se necesitaría que se apague una señal negativa cuando un animal consume alimentos. Así que sus experimentos de imágenes apoyan aún más lo que habían aprendido con sus experimentos anteriores.

Luego, el equipo llevó a cabo experimentos similares en los que manipularon las neuronas sensibles a la sed en lugar de las neuronas AGRP. Esas neuronas, que se encuentran en una parte del cerebro conocida como órgano subfornical (OSF), se comportaron de manera similar: los animales evitaron los lugares donde las neuronas OSF habían estado activas, lo que indica que las células generan un sentimiento negativo. Una vez más, los resultados fueron consistentes con la experiencia cotidiana: “Hay una calidad de motivación similar tanto para el hambre como para la sed”, dice Sternson. “Uno quiere que terminen”. Pero a pesar de que las neuronas AGRP y OSF motivan comportamientos similares, sus objetivos son muy específicos: las neuronas AGRP sólo hacen que los animales coman y las neuronas OSF sólo hacen que los animales beban. Un trabajo reciente realizado de forma independiente por el investigador del HHMI Charles Zuker, de la Universidad de Columbia, también ha demostrado que un circuito en el OSF regula la sed.

En experimentos adicionales, el equipo de Sternson investigará las similitudes y diferencias entre los dos grupos de células. Además, su grupo está interesado en aprender más sobre cómo interferir con las funciones de las neuronas AGRP, lo que en el futuro podría hacer que sea más fácil eliminar esos kilos de más la próxima vez que haga una dieta.

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Jim Keeley 301.215.8858 keeleyj@hhmi.org