Científicos descubren neuronas que disparan una búsqueda frenética de alimentos aun sin tener hambre

En un estudio realizado con ratones, los investigadores aplicaron una técnica en la cual combinan estímulos lumínicos y bioingeniería para activar selectivamente un conjunto de células nerviosas escondido en la base del cerebro. Este descubrimiento abre el camino hacia futuros tratamientos contra trastornos alimentarios

Por Mônica Tarantino  |  Agência FAPESP – Científicos han identificado por primera vez un conjunto de células nerviosas situadas en las profundidades del cerebro que están relacionadas directamente con la manifestación de la conducta de búsqueda compulsiva de comida. Este descubrimiento, dado a conocer en la revista Nature Communications, estuvo a cargo de un grupo de investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), Estados Unidos, y de la Universidad Federal del ABC (UFABC) en São Bernardo del Campo, Brasil.

Se trata de una población de neuronas escondida en una zona denominada sustancia gris periacueductal, que se ubica en la base del cerebro, en la dirección opuesta a la corteza prefrontal. Dichas neuronas, también conocidas como células VGAT (del inglés vesicular GABA transporter), utilizan el neurotransmisor GABA (ácido gamma-aminobutírico), que cumple un importante rol en la regulación de la actividad neuronal. Están presentes en diversas áreas del cerebro y de la médula espinal, y contribuyen en la modulación del humor, del sueño, de la ansiedad y de la respuesta al estrés, entre otras funciones.

“Pero no se conocía la relación de las células VGAT presentes en la zona gris periacueductal con la alimentación”, describe el investigador Avishek Adhikari, del Departamento de Psicología de la UCLA. En el Laboratorio de Neurociencias de dicha universidad, bajo el liderazgo de Adhikari, se llevan adelante estudios con miras a entender de qué manera coordina el cerebro la constelación de cambios relacionados con las conductas emocionales, con enfoque en el miedo y la ansiedad.

El referido descubrimiento fue accidental. “Estábamos investigando las neuronas de la sustancia gris periacueductal con el interés puesto en la ansiedad y no en la alimentación”, revela el autor principal del trabajo, el neurocientífico brasileño Fernando Reis, de la UCLA. La hipótesis inicial de los investigadores indicaba que la activación de las células VGAT debería inhibir las reacciones de miedo y pánico. “Cuando las activamos en ratones, observamos que eso no solamente no sucedía, sino que también había una búsqueda desenfrenada de alimentos”, comenta Reis, quien decidió entonces profundizar el estudio mediante la realización de nuevas pruebas. La investigación contó con el apoyo de la FAPESP en el marco de tres proyectos (16/17329-3, 19/17677-0 y 19/17892-8).

La nueva batería de experimentos aportó revelaciones sorprendentes. Incluso en animales completamente saciados, sin nada de hambre, la activación de esas células activó una búsqueda frenética de alimentos y los hizo comer más que lo normal. Y también sucedió lo contrario: animales a los que se dejó intencionalmente con hambre en demasía comieron menos cuando se les inhibieron las neuronas VGAT.

Durante las pruebas, los científicos observaron que a los ratones parecía gustarles la estimulación que recibían. “Se quedaban durante más tiempo del lado de la caja en donde recibían estímulos de activación de las células VGAT periacueductales. Estimamos que la búsqueda descontrolada de comida produce sensaciones positivas, agradables y placenteras; sensaciones de recompensa”, sostiene Reis.

Los ratones también se dispusieron a sortear obstáculos para llegar a los alimentos. “Treparon por una pequeña reja de alambre que les aplicaba descargas eléctricas de bajo voltaje para llegar hasta trozos de nueces. No es algo deseable, pero el ímpetu por llegar a la comida fue mayor que esa molestia”, informa Adhikari.

Estímulos lumínicos

El circuito neuronal que los investigadores estimularon corresponde a entre un 10 % y un 12 % de las células nerviosas existentes en la sustancia gris periacueductal. La tecnología elegida para activarlas selectivamente fue la de la optogenética. “El problema que la optogenética apunta a resolver consiste en cómo manipular la actividad de un subgrupo de células en un área específica del cerebro”, explica Adhikari, quien realizó su posdoctorado en el laboratorio de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, donde se desarrolló esta técnica.

La optogenética vuelve a las neuronas sensibles a la luz de manera tal que pueda estimulárselas o inhibírselas. Para ello, los científicos inyectan en las neuronas blancos un virus genéticamente modificado que porta una proteína sensible a la luz extraída de un alga unicelular. “A partir de la infección con el virus modificado, la población de neuronas seleccionada recibe esa proteína fotosensible y también las instrucciones para empezar a fabricarla”, explica el investigador Alexandre Kihara, de la UFABC, uno de los cinco brasileños que forman parte del equipo de investigadores que descubrió la relación entre ese subgrupo de células VGAT y los alimentos.

A los ratones también se les instaló un implante de fibra óptica para conducir una luz azul hasta las células debidamente infectadas. “El estímulo lumínico captado por las proteínas fotosensibles se convierte en una actividad eléctrica. De este modo, logramos que las células permanezcan más o menos activas, de acuerdo con la longitud de onda de la luz emitida”, describe Juliane Ikebara, quien fue becaria doctoral de la FAPESP en la UFABC y es coautora del trabajo.

Bajo la luz azul, los ratones cambiaron ostensiblemente de conducta. “Vimos animales bien alimentados y saciados saliendo disparados atrás de un insecto para devorarlo”, comenta Adikhari.

El mapeo de las áreas afectadas por el aumento de la liberación del neurotransmisor GABA reveló un impacto en zonas profundas del cerebro, como la llamada zona incierta. “Vimos un aumento de la actividad neuronal en esa área cuando el animal está acercándose al alimento”, explica el investigador.

La pregunta más importante es si las células VGAT periacueductales humanas también inducen el consumo de alimentos. Experimentos anteriores indican que la función del área periacueductal es similar en humanos y en ratas. En ambas especies, las inyecciones de corriente eléctrica en dicha área provocan síntomas agudos de miedo, pánico y analgesia.

“Nuestros hallazgos no pueden ponerse a prueba directamente en humanos en este momento, pero estudios futuros podrán demostrar eventualmente si la activación de esas células periacueductales VGAT en monos induce la búsqueda de alimento, lo que sugeriría que algo similar sucede en humanos”, puntualiza Adhikari.

El grupo de científicos ha puesto en marcha nuevos estudios tendientes a investigar la predilección de animales a los que se les estimularon las neuronas por los alimentos ricos en proteínas y azúcares, entre otros aspectos. “Los ratones no quisieron comer verduras. Prefirieron salchichas, azúcar, queso y chocolate”, comenta Adhikari.

Para los investigadores, este descubrimiento que indica que la estimulación o la inhibición de esta área específica del cerebro provoca conductas similares a las que se registran en la anorexia o en la compulsión alimentaria puede desembocar en la exploración de nuevos abordajes con la mira puesta en el control de los trastornos alimentarios.

Puede accederse a la lectura del artículo intitulado Control of feeding by a bottom-up midbrain-subthalamic pathway en el siguiente enlace: www.nature.com/articles/s41467-024-46430-5.