Drumul de la serviciu spre casă trece pe lângă un bar cunoscut. Karla Kaun, de la Institutul Carney pentru Științele Creierului din cadrul Universității Brown, SUA, a folosit această imagine ca să explice ce încearcă să înțeleagă echipa ei.
„Dar poate că azi ți-e foame, pentru că ai sărit peste prânz. E mai probabil să observi firma aceea drăguță și să simți nevoia să te oprești la un pahar. Firma drăguță, care nu te atrăgea când nu ți-era foame, îți poate trezi pofta de alcool”, a spus ea.
Laboratorul ei a petrecut ani buni încercând să înțeleagă cum amintirea recompensei pe care o aduce alcoolul alimentează pofta de a bea. Acum, în creierul muștei de fructe, echipa a urmărit legătura dintre foame și alcool până la o singură celulă. Celula devine tot mai activă pe măsură ce foamea crește și grăbește momentul în care musca începe să perceapă alcoolul drept recompensă.
Foamea poate schimba felul în care creierul reacționează la alcool, iar efectul nu se limitează la oameni. Studiile au arătat că șobolanii, șoarecii și hamsterii înfometați consumă și ei mai mult alcool și că la fel se întâmplă la alte primate.
Muștele flămânde se răzgândesc mai repede
Experimentele au fost conduse de Kavin Nuñez și Lewis Sherer în laboratorul lui Kaun, împreună cu un coautor de la Universitatea de Stat din Montana, iar studiul a fost publicat în revista Current Biology.
Echipa a antrenat musculițe de fructe, câte 30 într-o fiolă, să asocieze un miros cu alcoolul. Muștele au fost expuse de trei ori, câte 10 minute, la vapori de alcool suficient de concentrați cât să le îmbete, cu pauze de 50 de minute între expuneri, și de fiecare dată vaporii au venit împreună cu același miros. Un al doilea miros nu a fost asociat niciodată cu nimic. Ulterior, muștele au avut de ales între cele două mirosuri, iar fiecare măsurătoare s-a bazat pe aproximativ 60 de muște.
La început, muștelor nu le place mirosul de alcool și îl evită în primele câteva ore. Pe parcursul unei zile, însă, ajung să-l prefere. Muștele flămânde, ținute pe un gel simplu, fără hrană, au ajuns la această preferință cu aproximativ trei ore mai devreme decât cele bine hrănite.
Diferența depindea de octopamină, echivalentul norepinefrinei la muște. La oameni, norepinefrina este substanța care stă la baza reacției de tip „luptă sau fugi”. Muștele care nu pot produce octopamină au avut o preferință mult mai slabă pentru alcool când erau flămânde, dar una normală când erau hrănite.
Totul se reduce la un singur neuron
Octopamina este produsă de numeroși neuroni, așa că echipa i-a dezactivat pe grupuri, până când a restrâns efectul la o singură celulă, numită VUMa3. Când neuronul a fost scos din funcțiune, muștele flămânde au preferat mult mai puțin mirosul de alcool, în timp ce cele bine hrănite n-au fost afectate.
Și activitatea propriu-zisă a celulei a mers în pas cu foamea. Cercetătorii au monitorizat-o cu un senzor fluorescent care se aprinde atunci când un neuron se activează. Nivelul de bază al activității a crescut după trei ore fără hrană, adică exact când se schimba și comportamentul muștelor flămânde. Iar când neuronul a fost activat artificial la muște bine hrănite, a apărut aceeași schimbare timpurie.
Momentul intervenției a fost esențial. Dezactivarea celulei în timp ce muștele învățau mirosul n-a schimbat nimic, dar dezactivarea ei în timpul testului de alegere a redus preferința muștelor flămânde. Neuronul a reacționat la mirosul asociat cu alcoolul numai la muștele flămânde, ceea ce se potrivește cu rolul unei celule care ajută la reamintire, nu la formarea amintirii.
În FlyWire, harta creierului muștei, se estimează că 89% dintre conexiunile de ieșire ale neuronului eliberează octopamină.
Neuronul se ține singur activ
Odată ce musca e flămândă, ceea ce menține neuronul activ pare să fie chiar octopamina pe care o produce el însuși. Celula are un receptor care răspunde la octopamină, iar când echipa a blocat producția acestui receptor în neuron, muștele flămânde au căutat mai puțin alcoolul.
Explicația spre care înclină cercetătorii este o buclă de feedback: octopamina eliberată de celulă se leagă de propriul ei receptor și ține neuronul activ. Receptorul este echivalentul, la muște, al unei familii de receptori umani care răspund la norepinefrină, receptorii adrenergici alfa-2. De la acest neuron, semnalul ajunge în corpul ciupercă, centrul memoriei muștei.
Ce înseamnă și ce nu se știe încă
Foamea nu o învață pe muscă nimic nou despre alcool. O face, în schimb, să-și amintească mai repede că alcoolul a fost o recompensă. Asta reiese din locul în care ajunge semnalul neuronului: compartimentul din corpul ciupercă este necesar pentru memoria legată de alcool indiferent dacă musca e flămândă sau nu. Prin urmare, foamea nu creează o amintire nouă, ci adaugă o celulă în plus unui circuit care se ocupa deja de memorare.
Este, la scară de muscă, situația din exemplul lui Kaun: un semnal care, pe stomacul gol, trezește o poftă ce altfel n-ar fi apărut. Sherer a spus că și condițiile de viață ale unei persoane pot influența felul în care reacționează la alcool și că cineva care crește în foamete extremă sau sub un stres intens „ar putea avea o predispoziție mai mare de a dezvolta o dependență de alcool”. Experimentele pe muște nu au testat însă acest lucru și nici pofta umană, de niciun fel.
Toate măsurătorile din studiu s-au făcut pe muște, iar existența unui echivalent al acestei celule în creierul mamiferelor nu a fost testată. Sistemul de norepinefrină al omului e mult mai complex, ceea ce explică în parte de ce echipa a lucrat de la bun început cu muște.
Și cercetarea pe muște are două lacune proprii. Muștele care nu pot produce octopamină au un nivel de tiramină, o substanță înrudită, de opt ori mai mare decât normal, așa că o parte din comportamentul lor ar putea ține de excesul de tiramină, nu de lipsa octopaminei. Apoi, nu se poate exclude ca octopamina venită de la alți neuroni să contribuie la creșterea activității celulei.
„Dacă reușim să înțelegem, la o scară mai mică, cum își amintește de alcool un organism precum musca, facem un pas înainte în înțelegerea felului în care oamenii asociază anumite semnale cu alcoolul. Asta ne poate da indicii despre cum să prevenim recăderile și cum să tratăm dependența”, a spus Sherer.
Echipa de cercetare mai suspectează că aceeași celulă ar putea răspunde și la sete, la durere sau la alte stări și că ar putea acționa asupra unor amintiri care nu au nicio legătură cu alcoolul. Niciuna dintre aceste ipoteze nu a fost încă testată, însă tocmai instrumentele genetice care au izolat celula le-ar putea testa.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Păsările se tem mai mult de femei decât de bărbați. Cercetătorii nu știu de ce
Cercetătorii au descoperit în inimă un semnal electric ascuns, care ar putea prezice moartea subită
Cercetătorii au descoperit că prea mult ARN poate lăsa celulele fără energie
Mai puține detalii, mai mult sens: o nouă ipoteză despre felul în care îmbătrânește creierul
