Uma sub-rede orexígena dentro do hipocampo humano

Natureza (2023)Cite este artigo

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Somente recentemente técnicas mais específicas de sondagem de circuitos foram disponibilizadas para informar relatórios anteriores que implicam o hipocampo de roedores no processamento apetitivo orexígeno . Foi relatado que esta função é mediada, pelo menos em parte, por estímulos hipotalâmicos laterais, incluindo aqueles que envolvem neuropeptídeos hipotalâmicos laterais orexígenos, como o hormônio concentrador de melanina . Este circuito, no entanto, permanece indescritível em humanos. Aqui combinamos tractografia, eletrofisiologia intracraniana, potenciais evocados córtico-subcorticais e histologia 3D de limpeza cerebral para identificar um circuito orexígeno envolvendo o hipotálamo lateral e convergindo em uma sub-região do hipocampo. Descobrimos que a potência de baixa frequência é modulada por sinais alimentares doces e gordurosos, e essa modulação era específica para o hipocampo dorsolateral. Análises estruturais e funcionais deste circuito em uma coorte humana exibindo comportamento alimentar desregulado revelaram conectividade inversamente relacionada ao índice de massa corporal. Coletivamente, esta abordagem multimodal descreve uma sub-rede orexígena dentro do hipocampo humano implicada na obesidade e distúrbios alimentares relacionados.

O processamento apetitivo orexígeno depende da integração de sinais sensoriais, interoceptivos e hormonais para governar os comportamentos consumatórios . A desregulação desse processo leva a comportamentos alimentares desadaptativos, como a compulsão alimentar, e está associada à obesidade8. Estudos em roedores demonstraram que as subpopulações neuronais do hipocampo respondem a sinais alimentares e codificam a memória do local alimentar . As projeções do hipotálamo lateral (LH) são centrais para esta função orexígena do hipocampo, uma vez que a perturbação deste circuito leva a um comportamento alimentar desregulado5. Descobriu-se que essas projeções de LH expressam o hormônio concentrador de melanina (MCH)9, um neuropeptídeo orexígeno que é produzido na área de LH (refere-se ao LH e suas adjacências, incluindo partes da zona incerta)5. Foi relatado que neurônios de projeção contendo MCH influenciam o valor de recompensa dos alimentos, estando a superexpressão de MCH associada ao estado de obesidade .

O circuito subjacente no qual o LH e o hipocampo interagem, e sua relevância para o processamento apetitivo orexígeno em humanos, que inclui o processo pré-oral orientado por estímulos, ainda não foram examinados. Aqui caracterizamos o envolvimento estrutural e funcional do hipocampo humano no processamento apetitivo relacionado aos alimentos.

Usando tractografia probabilística em dados normativos de alta resolução do lançamento do 7T Human Connectome Project (HCP) (n = 178), descobrimos que as interconexões LH definidas pela tractografia (linhas de corrente) convergem na sub-região do hipocampo dorsolateral (dlHPC) (Fig. 1a ). Em seguida, investigamos o envolvimento funcional do dlHPC no processamento de um sabor palatável. Para resumir, nos referimos ao volume do hipocampo fora da sub-região dlHPC como a sub-região não-dlHPC. Mais especificamente, testamos as seguintes hipóteses: (1) a dinâmica espectral do dlHPC discrimina entre sinais de gordura doce e neutros; e (2) a dinâmica espectral será diferente entre eletrodos em contato direto com dlHPC e aqueles em contato direto apenas com a sub-região não-dlHPC. Medimos a atividade potencial de campo local (Fig. 1b) usando eletrodos intracranianos (n = 54; 34 contatos dlHPC, 20 contatos não-dlHPC) implantados no hipocampo humano enquanto os participantes (n = 9) realizavam um paradigma de tarefa de incentivo a gordura doce . (Figura 1a suplementar). As características demográficas e clínicas de todos os participantes estão descritas na Tabela Suplementar 1. Neste paradigma, os indivíduos foram estimulados por 1 s com uma imagem representativa de uma solução com gordura doce ou de sabor neutro a ser posteriormente entregue para consumo. Descobrimos que a potência de baixa frequência normalizada por pré-estímulo específica da condição (em torno de 3–14 Hz, com um pico principalmente sustentado de cerca de 4–6 Hz; doravante denominado cluster de potência de baixa frequência para refletir a faixa de frequência deste cluster ) no dlHPC foi significativamente maior (P <0,05, teste de permutação não paramétrico pareado baseado em cluster, usando tamanho de cluster de distribuição nula para corrigir múltiplas comparações) durante a antecipação da solução doce-gorda em comparação com um sabor neutro (Fig. 1c) . Embora frequências mais altas possam refletir mais atividade local, acredita-se que frequências mais baixas sejam vantajosas no roteamento de informações através de áreas distantes, pois seu período mais longo acomoda a demanda temporal de velocidade de condução através de múltiplos atrasos sinápticos . Este perfil foi observado imediatamente após o sinal (cerca de 110 ms) e foi localizado em contatos dentro da sub-região dlHPC (Fig. 1d, e).