Людина рідко закохується в чорну каву з першого ковтка: її різка гіркота радше відштовхує. Проте з часом для мільйонів людей саме цей смак стає улюбленим. Команда з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско описала прихований шлях сигналів від кишківника до мозку, який допомагає пояснити, як неприємні спочатку смаки поступово перетворюються на бажані. Про роботу розповідає ScienceDaily.
Повільний дофаміновий сигнал ізсередини тіла
Дофамін — хімічний посередник, який бере участь у мотивації, відчутті винагороди та навчанні. Добре відомі швидкі дофамінові сплески, що виникають за секунди у відповідь на щось приємне, наприклад вигляд улюбленої страви.
Нове дослідження, опубліковане 4 листопада в журналі Nature, зосередилося на іншій системі — повільнішому дофаміновому шляху, який реагує на сигнали зсередини організму. Цей шлях дозволяє мозку «зрозуміти», що їжа вже після споживання була корисною, і навчитися пов’язувати цей ефект з її смаком.
За словами провідного автора роботи, фізіолога Закарі Найта (Zachary Knight), саме цей повільний дофаміновий сигнал поступово навчає нас любити певні продукти. Як тільки мозок «зв’яже» смак кави зі стимулювальною дією кофеїну, ця кава починає здаватися набагато смачнішою.
Як кишківник надсилає мозку сигнал винагороди
Коли їжа потрапляє в травний тракт, спеціалізовані сенсори «зчитують» поживні речовини, зокрема цукри та жири. Інформація про них прямує до мозку й викликає повільну хвилю дофаміну, яка наростає і триває кілька хвилин.
Щоб простежити цей процес, Найт разом із колегою Джеймсом Ґроувом (James Grove) вводили поживні речовини безпосередньо в шлунок мишей і одночасно реєстрували дофамінову активність у різних ділянках мозку. Використовували або підсолоджену воду, або рідину, схожу на молочний коктейль. Такий підхід дозволив відокремити ефект саме поживних речовин від відчуття смаку в роті.
Результат виявився несподівано виразним: вони зафіксували сильну та тривалу дофамінову відповідь у передній базолатеральній мигдалині (BLA) — ділянці мигдалеподібного тіла, яка пов’язана з емоціями та навчанням, зокрема формуванням зв’язку між подією та її наслідками.
Було відомо, що в цій зоні виділяється дофамін, але його роль залишалася туманною. Нові дані показали, що йдеться про окрему систему, яка отримує інформацію від травного тракту й поступово формує харчові вподобання.
Як мозок змінює наші смакові уподобання
Виявити сигнал — лише частина завдання. Дослідники перевірили, чи справді цей шлях впливає на навчання смаку.
Спочатку вони «перервали» нововідкритий дофаміновий шлях у мишей. Ті продовжували нормально їсти, тобто базова здатність споживати їжу не зникла. Але тварини втратили можливість навчитися тому, що новий смак передбачає надходження калорій.
У протилежному експерименті мишам давали скуштувати смак без калорій, а потім штучно активували дофамінові волокна в BLA. Попри повну відсутність поживної цінності, тварини сформували перевагу до цього смаку. Отже, саме стимуляція шляху відтворила навчальний сигнал, який зазвичай створюють поживні речовини в кишківнику.
Разом ці досліди показують, що повільна дофамінова система в передній базолатеральній мигдалині критично важлива для того, щоб мозок «запам’ятовував», які смаки передбачають корисні наслідки.
Асиметрія мозку: ліва сторона реагує сильніше
Команда також шукала натяки на подібний процес у людей. Партнери Найта проаналізували наявні дані візуалізації мозку.
Психолог Дейна Смол (Dana Small) з Єльського університету повернулася до результатів попереднього дослідження з використанням позитронно-емісійної томографії (ПЕТ) за участю 13 чоловіків. Учасники випивали або молочний коктейль, або напій без калорій. Виявилося, що викид дофаміну після надходження поживних речовин був особливо вираженим у лівій BLA.
В іншій роботі, очоленій Марком Тіттгемайєром (Marc Tittgemeyer), за допомогою функціональної МРТ (fMRI) вивчали активність мозку у 38 дорослих після вживання глюкози. І знову фіксували підвищення активності в тій самій ділянці.
Одним із найбільших сюрпризів стала асиметрія відповіді. У мишей і людей поживні речовини викликали набагато сильнішу дофамінову реакцію в лівій частині BLA, ніж у правій. Це збентежило дослідників, адже мережі мозку, що відповідають за базові функції на кшталт годування, зазвичай вважають відносно симетричними. Чому саме ліва сторона тут домінує, поки що невідомо, і лабораторія Найта продовжує це вивчати.
Чи можна буде керувати харчовими потягами
Описаний шлях дає чіткіше уявлення, як сигнали від травної системи формують «вивчену» реакцію мозку на їжу. Це породжує привабливу ідею: чи можна буде зрештою змінювати те, які продукти людям здаються привабливими?
Один із можливих напрямів — препарати класу GLP-1, що імітують гормон, який природно виділяє кишківник. Відомо, що ці ліки здатні істотно змінювати апетит і харчову поведінку. Команда Найта не вивчала GLP-1 у межах цієї роботи, тож неясно, чи впливають вони на описаний дофаміновий шлях.
Найт припускає, що одна з потенційних причин дії таких препаратів може полягати в ослабленні дофамінових сигналів, які зазвичай надходять, коли поживні речовини досягають кишківника. Якщо це так, їжа поступово може ставати менш винагороджувальною, бо мозок отримуватиме слабші сигнали, що підкріплюють її смак. Наразі це лише гіпотеза, а не доведений механізм.
Більш загалом, більшість підходів до корекції харчової поведінки концентруються на зменшенні апетиту чи посиленні відчуття ситості. Нововідкритий шлях натякає, що майбутні підходи можуть впливати й на сам процес навчання харчових вподобань — на те, як мозок пов’язує смаки з їхніми наслідками.
У перспективі це може відкрити шлях до методів, що допоможуть людям поступово сформувати інші вподобання в їжі — не лише «менше хотіти їсти», а й інакше сприймати смаки.
Робота дає новий погляд на те, чому наші смаки змінюються з роками. Від звички насолоджуватися гіркою кавою до потягу до калорійних продуктів — усе це може частково залежати від тихого діалогу між кишківником і мозком, який триває задовго після першого ковтка.