ケルン大学、ニンフェンブルク大学の最新の研究によって、マウスの脳内で食事のプロセスが4つの段階に分かれていることが明らかになりました。
段階ごとにニューロンが順番に活性化することで、食べ過ぎおよび食べなさすぎを防いでいることが明らかになりました。
これらのニューロンは、同じ周波数でコミュニケーションをとることで摂食行動を調整し、人間の摂食障害のメカニズム解明にもつながる可能性があります。
今後の研究では、光遺伝学的手法を用いて、食事行動にどのような影響を与えるかがさらに検証される予定です。
以下に研究記事の内容まとめていきます。
参考記事)
・Mouse Experiment Reveals Brains Divide Meal Time Into Four Stages(2024/10/08)
参考研究)
マウス脳が示す食事の4つのステージ
ドイツのケルン大学、エアランゲン=ニュルンベルク大学(FAU)の研究者たちは、マウスと人間の両方において、摂食、探索、社会的行動に関与する脳の外側視床下部における神経細胞の発火率を調べました。
その結果、食事の際にエネルギー摂取を調整し、食べ過ぎや食べなさすぎを防ぐために、一連のチェックを実行していると思われる4つの異なるニューロンのセットを特定しました。
マウスの脳を対象とした研究では、食事の時間が4つの異なるフェーズに分かれ、動物が食べ過ぎたり食べなさすぎたりしないように、神経のリレーが展開されていることが明らかになりました。

各フェーズの生理学的なメカニズムを正確に特定していないものの、最初の一口から最後の一口までの間に、報酬と抑制の複雑な相互作用があることを示唆しています。
食事の4段階
FAUの神経科学者アレクセイ・ポノマレンコ氏は、
「我々が食事をする際、『食欲行動』から『摂取行動』へとすぐに切り替わる。
エネルギーを適切に摂取するためには、この摂取フェーズが長すぎても短すぎてもいけない。
しかし、この摂取行動がどのように制御されているかについてはほとんど知られていない。」
と述べています。
研究者たちは、電極インプラントからのデータに基づき、どのニューロンがいつ活性化するかを特定するために、人工知能のアルゴリズムを使用しました。
これにより、外側視床下部における主要なニューロンが、行動に応じて異なる周波数で集団的に振動していることが明らかになりました。
食事中の脳内の情報共有を助けるため、共通の周波数を持つ4つの異なるニューロンのグループが順番に発火していることが確認されました。
ポノマレンコ氏は、
「食事に関わるニューロンのチームがすべて同じ周波数でコミュニケーションしていることを示すことができた。
一方で、探索や社会的交流など他の行動に関与するニューロンのグループは、異なるチャネルでコミュニケーションすることを好むようである。」
と述べています。
食事行動のメカニズムと今後の研究
食事行動には、食事を続けることを促進する「気持ちよさ」の感覚と、食事を終える合図が関わります。
どの手がかりがどのニューロンセットを活性化させるのかは明確ではありませんが、研究者たちは、胃の容量、血糖値、飢餓ホルモン(グレリンなど)の変動など、さまざまな生理学的情報を収集・伝達している可能性があると考えています。
この研究結果を人間に当てはめるにはさらに検証が必要ですが、マウスと人間の生理学的な類似点から、私たちの脳でも同様の活動が起こっている可能性が高いとされています。
今後、研究者たちは、光遺伝学と呼ばれる手法を使用して、このニューロンのリレーを手動で操作できるかどうかを検証したいと考えています。
より詳細な脳回路の分析により、摂食障害に関する新たな洞察が得られる可能性があると期待されています。
「マウスにおいては、ニューロンの振動行動を光遺伝学的操作によってさらに直接的に影響を与えることができる」とポノマレンコ氏は述べ、「今後の研究では、この操作がマウスの食事行動にどのような影響を与えるかを調査する予定である。」と今後の研究意欲を示しています。
まとめ
・マウスの脳において、食事が4つの異なるフェーズに分かれており、食べ過ぎや食べなさすぎを防ぐためにニューロンが順番に活性化することが確認された
・食事中に活性化するニューロンは共通の周波数でコミュニケーションし、探索や社会的行動に関わるニューロンとは異なるチャネルを使用している
・この発見を基に、摂食障害の治療法を開発するため、光遺伝学(オプトジェネティクス)的手法でニューロンの活動を操作し、食事行動に与える影響を研究する予定である
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