Comer es uno de los mayores placeres de la vida, y comer en exceso es uno de sus mayores dolores. El proceso de ingesta de alimentos parece organizarse a nivel celular como una carrera de relevos: A medida que comemos, el testigo se va pasando entre distintos equipos de neuronas hasta que hemos consumido la cantidad adecuada de energía. Esta es la conclusión de un reciente estudio realizado por investigadores de la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Nürnberg (FAU). Mediante este complejo mecanismo, el cerebro probablemente se encarga de que no comamos ni poco ni demasiado. Las alteraciones de este proceso pueden provocar trastornos alimentarios como la anorexia o los atracones. Los resultados se han publicado en la revista Journal of Neuroscience .
Qué ocurre en el cerebro cuando comemos
Para sobrevivir, necesitamos reponer regularmente nuestra energía comiendo. Este proceso se coordina en el hipotálamo, un importante centro de control del cerebro. El hipotálamo recibe constantemente información importante de nuestro cuerpo y nuestro entorno, como si es de día o de noche o si nuestros niveles de azúcar en sangre son bajos. A partir de estos datos, desencadena determinados comportamientos innatos, como acostarse cuando está oscuro o ir a la nevera cuando tenemos hambre.
Pero, ¿cómo consigue el cerebro que no dejemos de comer en cuanto se calma el hambre inicial y los receptores de estiramiento del estómago nos indican que hay comida disponible? “Cuando comemos, pasamos rápidamente de lo que llamamos comportamiento ‘apetitivo’ a comportamiento ‘consuntivo'”, explica el Prof. Dr. Alexey Ponomarenko, Catedrático de Neurofisiología de Sistemas del Instituto de Fisiología y Fisiopatología de la FAU. “Sabemos poco sobre cómo controla el cerebro la duración de esta fase de consumo. No debe ser ni demasiado larga ni demasiado corta para que obtengamos la cantidad adecuada de energía”.
Bajo la dirección del profesor Ponomarenko, los científicos de la FAU, junto con un equipo del Hospital Universitario de Colonia, investigaron qué ocurre en el cerebro cuando comemos. Los investigadores analizaron el hipotálamo del ratón, cuya estructura es similar a la del hipotálamo humano. Los investigadores analizaron la actividad eléctrica de una región específica del hipotálamo utilizando un método de inteligencia artificial. Esto les permitió determinar qué neuronas se disparan -es decir, generan impulsos eléctricos- en determinados momentos de la ingesta de alimentos.
La investigación podría ayudar a aliviar los trastornos alimentarios
Los científicos pudieron identificar cuatro equipos diferentes de neuronas que se activan una tras otra durante la ingesta de alimentos. Estos grupos de neuronas trabajan juntos de forma similar a los corredores de relevos, participando cada uno de ellos en distintas fases de la carrera. La hipótesis de los investigadores es que estos equipos sopesan de forma diferente la información que reciben del cuerpo: por ejemplo, los niveles de azúcar en sangre, la cantidad de hormonas del hambre y lo lleno que está el estómago. El cuarto equipo podría, por ejemplo, dar más importancia a los sensores de estiramiento que el primer equipo. De este modo, el hipotálamo puede asegurarse de que no comamos ni poco ni demasiado.
Los investigadores también estudiaron cómo se comunican entre sí las neuronas de cada equipo. Se sabe desde hace tiempo que las neuronas tienen un ritmo de actividad: Hay momentos en los que están especialmente excitadas y otros en los que apenas se disparan. Estas fases se alternan con regularidad, a menudo diez veces por segundo o más. Para comunicarse, las neuronas tienen que vibrar al mismo ritmo. Es como un walkie-talkie: los dos aparatos deben tener la misma frecuencia, de lo contrario sólo se oye estática.
Ahora han podido demostrar que los equipos de neuronas implicados en la ingesta de alimentos se comunican todos en las mismas frecuencias. En cambio, los grupos de neuronas responsables de otros comportamientos -como la exploración del entorno o la interacción social- prefieren comunicarse por un canal distinto. Esto probablemente facilita que las neuronas implicadas en la alimentación intercambien información y detengan el proceso de ingesta en el momento adecuado. Este hallazgo podría tener incluso potencial terapéutico: Ya es posible influir en el ritmo de las neuronas desde el exterior, por ejemplo utilizando campos magnéticos oscilantes. Tal vez podría mejorarse así la comunicación de estos “equipos de alimentación”. Si tiene éxito, podría contribuir a aliviar los trastornos alimentarios, al menos esa es la esperanza a largo plazo. En ratones, las manipulaciones optogenéticas pueden influir aún más directamente en el comportamiento oscilatorio de las neuronas. Los investigadores planean ahora un estudio de seguimiento para investigar cómo afecta esto a su comportamiento alimentario.
Influencia de la leptina y la grelina en nuestro comportamiento alimentario
Investigaciones anteriores ya habían estudiado las neuronas y hormonas asociadas a nuestro comportamiento alimentario, como comer en exceso, y qué circuitos cerebrales intervienen en los trastornos alimentarios. En estudios anteriores, investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington analizaron sistemáticamente las neuronas hipotalámicas laterales de glutamato. Descubrieron que las neuronas de la habénula lateral respondían más intensamente que las del tegmento ventral durante la alimentación en ratones, lo que sugiere que estas neuronas pueden desempeñar un papel más importante en el control del comportamiento alimentario.
Los investigadores también estudiaron la influencia de las hormonas leptina y grelina en nuestro comportamiento alimentario. Se cree que tanto la leptina como la grelina regulan el comportamiento a través de su influencia en el sistema mesolímbico dopaminérgico, un componente clave de la vía de recompensa en el cerebro. Los investigadores descubrieron que la leptina atenúa la actividad de las neuronas que se proyectan a la habénula lateral y aumenta la actividad de las neuronas que se proyectan al área tegmental ventral. Sin embargo, la grelina tiene el efecto contrario. Se ha demostrado que los circuitos cerebrales que controlan la ingesta de alimentos se solapan, al menos parcialmente, con los circuitos cerebrales implicados en la adicción a las drogas.