Гипоталамус с высокой точностью предсказывает уровень глюкозы в крови
Ученые из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе провели исследование специфических нейронов в гипоталамусе – нейронов, которые вырабатывают орексин. Они отслеживают не только текущий уровень глюкозы, но и скорость его изменения, предвосхищая изменения уровня глюкозы с точностью до нескольких минут. Это означает, что мозг способен предсказывать будущие изменения уровня глюкозы и что эти нейроны играют ключевую роль в регуляции двигательной активности, вызванной глюкозой. Работа опубликована в журнале Nature Neuroscience.
Схема экспериментальной установки
Исследователям предстояло выяснить, отслеживает ли мозг изменения уровня глюкозы в крови, особенно в гипоталамусе, где нейроны орексина, как предполагалось, представляют собой датчики уровня глюкозы. Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи использовали новый подход для одновременной регистрации активности этих нейронов и динамики уровня глюкозы в крови у мышей. Этого удалось достичь за счет использования оптики, имплантированной в латеральный гипоталамус. Она позволяла регистрировать активность популяции нейронов и их индивидуальные реакции, а также осуществлять электрохимический мониторинг уровня глюкозы в крови и множества физиологических и поведенческих переменных.
Исследование началось с изучения активности нейронов орексина в ответ на изменения уровня глюкозы в крови. Исследователи обнаружили, что максимальная реакция нейронов на отклонения уровня глюкозы наблюдалась во время ожидания пиков глюкозы, что позволяет предположить, что эти нейроны отслеживает не только текущий уровень глюкозы, но и скорость его изменения.
Исследователи также изучили активность этих нейронов на уровне одной клетки. Так обнаружилось, что нейроны объединяют информацию о глюкозе и передвижении в один канал, что позволяет предположить, что они играют позволяют интегрировать информацию об уровнях глюкозы и движении.
Кроме того, исследование показало, что активность орексиновых нейронов гипоталамуса важна для подавления двигательной активности, вызванной глюкозой, что позволяет предположить их определенную роль в регуляции поведения в ответ на изменения уровня глюкозы в крови.
В целом, исследование дает новое представление о роли нейронов орексина в отслеживании изменений уровня глюкозы в крови. Что в дальнейшем пригодится для его коррекции при патологических состояниях.
Текст: Иван Долгих
Orexin neurons track temporal features of blood glucose in behaving mice by Viskaitis, P., Tesmer, A.L., Liu, Z. et al. Nat Neurosci (2024).