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Comment le cerveau évalue et prédit les états physiologiques du corps – Actualite-sante

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L'interoception est la conscience de nos états physiologiques; c'est ainsi que les animaux et les humains savent qu'ils ont faim ou soif, et comment ils savent quand ils ont assez à manger ou à boire. Mais la façon précise dont le cerveau estime l'état du corps et y réagit reste floue. Dans un article publié dans la revue Neuron les neuroscientifiques du Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) ont apporté un éclairage nouveau sur le processus, démontrant qu'une région du cerveau appelée le cortex insulaire orchestre la façon dont les signaux du corps sont interprété et appliqué. Le travail représente les premières étapes vers la compréhension de la base neuronale de l'interoception, ce qui pourrait à son tour permettre aux chercheurs de répondre à des questions clés sur les troubles de l'alimentation, l'obésité, la toxicomanie et une foule d'autres maladies.

À l'aide d'un modèle de souris développé par son laboratoire au BIDMC, Mark Andermann, PhD, chercheur principal à la Division d'endocrinologie, diabète et métabolisme du BIDMC et professeur agrégé de médecine à la Harvard Medical School, et ses collègues ont enregistré l'activité de centaines de cellules cérébrales individuelles dans le cortex insulaire pour déterminer exactement ce que

L'équipe a observé que lorsque les souris n'avaient pas mangé depuis de nombreuses heures, le schéma d'activité des neurones du cortex insulaire reflétait les niveaux actuels de faim. Au fur et à mesure que les souris mangeaient, ce schéma s'est progressivement déplacé au fil des heures vers un nouveau schéma reflétant la satiété. Lorsque les souris ont montré un signal visuel prédisant la disponibilité imminente de nourriture – semblable à une personne voyant une publicité commerciale ou un logo de restaurant – le cortex insulaire a semblé simuler le futur état rassasié pendant quelques secondes, puis est revenu à un modèle d'activité liés à la faim. Ces résultats ont fourni un soutien direct pour des études chez l'homme qui ont émis l'hypothèse que le cortex insulaire est impliqué dans l'imagination ou la prévision de ce que nous ressentirons après avoir mangé ou bu.

"C'est comme si le cortex insulaire estimait ou simulait brièvement la physiologie conséquences de manger un repas ", a déclaré le premier auteur Yoav Livneh, PhD, chercheur postdoctoral au laboratoire d'Andermann. "Quand on a faim, ce serait une simulation de satiété. Mais quand on considère s'il faut manger en l'absence de faim, par exemple lorsque l'on mange un dessert après un gros repas, ce serait une simulation des conséquences de la suralimentation. Nous avons émis l'hypothèse dans cet article que lorsque l'activité du cortex insulaire passe d'un schéma reflétant l'état corporel actuel à un schéma reflétant un état de satiété futur, la taille de ce décalage prédit en fait à quel point il sera gratifiant de manger de la nourriture. "

Une deuxième expérience dans laquelle des souris assoiffées ont été présentés avec de l'eau a donné des résultats presque identiques – avec une différence importante. Les schémas d'activité liés à la faim et à la soif étaient assez différents, permettant au cortex insulaire de surveiller simultanément plusieurs états corporels.

"Une autre découverte surprenante était que l'activité du cortex insulaire qui reflète l'état corporel était indépendante de l'hypothalamus, qui est normalement considéré comme pour être un maître régulateur des états de besoins physiologiques dans le cerveau ", a déclaré Andermann. "En revanche, nous avons constaté que même lorsque nous activons artificiellement l'hypothalamus d'une manière qui oblige les souris rassasiées à manger, l'activité du cortex insulaire n'est pas dupe et reflète toujours l'état physiologique actuel de satiété du corps."

Ensuite, Andermann et des collègues prévoient de manipuler directement des schémas d'activité spécifiques dans le cortex insulaire dans le but de changer la prédiction que fait le cerveau lorsqu'il est présenté avec de la nourriture ou de l'eau, ce qui rendrait manger et boire plus ou moins gratifiant.

"En cas de succès, cette approche pourrait fournir une intervention qui pourrait réduire la recherche de récompenses malsaines (comme les aliments malsains ou les drogues d'abus) sans affecter la recherche d'autres récompenses plus saines ", a déclaré Andermann. "Une telle intervention pourrait potentiellement avoir beaucoup de valeur à la fois en médecine et en psychiatrie."

En plus d'Andermann et Livneh, les auteurs comprenaient Arthur U. Sugden, Joseph C. Madera, Rachel A Essner, Vanessa I Flores, Jon M Resch et Bradford B. Lowell, tous de BIDMC; et Lauren A. Sugden de l'Université Duquesne.

Ce travail a été soutenu par la bourse postdoctorale Charles A. King Trust; Boston Nutrition Obesity Research Center P&F 2P30DK046200-26; subventions des National Institutes of Health (K99 HL144923; T32 5T32DK007516; DP2 DK105570; R01 DK109930; DP1 AT010971; R01 DK075632; R01 DK096010; R01 DK089044; R01 DK111401; P03 PK046200; D01 subventions de la National Science Foundation (DGE1745303); Fondation de la famille Klarman; Fondations McKnight; Fondation de la famille Smith; et Pew Scholars Program.

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