هل لدينا حقًا إرادة حرة عندما يتعلق الأمر بالأكل؟ إنه سؤال محير هو في صميم سبب صعوبة الكثير من الناس في التمسك بالنظام الغذائي.
للحصول على إجابات ، تحول أحد علماء الأعصاب ، هارفي ج. جريل من جامعة بنسلفانيا ، إلى الفئران وسأل ما الذي سيحدث إذا أزال جميع أدمغتهم باستثناء أنظمة الدماغ الخاصة بهم. يسيطر جذع الدماغ على الوظائف الأساسية مثل معدل ضربات القلب والتنفس. لكن الحيوانات لم تتمكن من الرائحة ، لا يمكن أن ترى ، لا يمكن أن تتذكر.
هل سيعرفون متى استهلكوا السعرات الحرارية الكافية؟
لمعرفة ذلك ، قام الدكتور جريل بتجفيف الأطعمة السائلة في أفواههم.
وقال “عندما وصلوا إلى نقطة توقف ، سمحوا للطعام بالخروج من أفواههم”.
كانت تلك الدراسات ، التي بدأت قبل عقود ، نقطة انطلاق لمجموعة من الأبحاث التي فاجأت باستمرار العلماء وقيادتها إلى المنزل بأن مدى شعور الحيوانات الكاملة لا علاقة له بالوعي. اكتسب هذا العمل أهمية أكبر ، حيث يوضح العلماء كيف أن الأدوية الجديدة التي تسبب فقدان الوزن ، والتي تسمى عادة GLP-1S ، بما في ذلك Ozempic ، تؤثر على أنظمة التحكم في الأكل في الدماغ.
القصة الناشئة لا تفسر لماذا يعاني بعض الناس من السمنة والبعض الآخر لا. بدلاً من ذلك ، يقدم أدلة حول ما يجعلنا نبدأ في الأكل ، وعندما نتوقف.
وقال الدكتور جيفري فريدمان ، باحث السمنة بجامعة روكفلر في نيويورك ، إن معظم الدراسات كانت في القوارض ، فإنها تتحدى الاعتقاد بأن البشر مختلفون إلى حد ما. وقال إن البشر يخضعون لمليارات السنين من التطور مما يؤدي إلى تفصيل مسارات عصبية تتحكم في وقت تناول الطعام ومتى تتوقف عن الأكل.
نظرًا لأنهم قاموا بالتحقيق في كيفية التحكم في الأكل ، فقد علم الباحثون أن الدماغ يحصل بثبات على إشارات تلمح إلى مدى كثافة الطعام في السعرات الحرارية. هناك قدر معين من السعرات الحرارية التي يحتاجها الجسم ، وهذه الإشارات تتأكد من أن الجسم يحصل عليها.
تبدأ العملية قبل أن يأخذ حيوان المختبر لدغة واحدة. مجرد مشهد الغذاء يحوّل الخلايا العصبية لتوقع ما إذا كان سيتم تعبئة الكثير من السعرات الحرارية في هذا الطعام. تستجيب الخلايا العصبية بقوة أكبر لطعام مثل زبدة الفول السوداني-محملة بالسعرات الحرارية-أكثر من تلك التي تتسع في السعرات الحرارية المنخفضة مثل تشاو الماوس.
تحدث نقطة التحكم التالية عندما يتذوق الحيوان الطعام: الخلايا العصبية تحسب كثافة السعرات الحرارية مرة أخرى من الإشارات المرسلة من الفم إلى جذع الدماغ.
أخيرًا ، عندما يشق الطعام طريقه إلى الأمعاء ، تتيح مجموعة جديدة من الإشارات إلى الدماغ أن تتأكد مرة أخرى من محتوى السعرات الحرارية.
وفي الواقع ، فإن محتوى السعرات الحرارية التي يقيمها الأمعاء ، كما تعلم زاكاري نايت ، عالم الأعصاب في جامعة كاليفورنيا سان فرانسيسكو.
لقد رأى هذا عندما أغرس مباشرة ثلاثة أنواع من الطعام في معدة الفئران. كان أحد التسريب من الطعام الدهني ، وآخر من الكربوهيدرات والثالث من البروتين. كان لكل ضخ نفس عدد السعرات الحرارية.
في كل حالة ، كانت الرسالة إلى الدماغ هي نفسها: كانت الخلايا العصبية تشير إلى كمية الطاقة ، في شكل السعرات الحرارية ، وليس مصدر السعرات الحرارية.
عندما يحدد الدماغ ما يكفي من السعرات الحرارية ، ترسل الخلايا العصبية إشارة للتوقف عن الأكل.
قال الدكتور نايت إن هذه الاكتشافات فاجأته. وقال إنه كان يعتقد دائمًا أن الإشارة للتوقف عن الأكل ستكون “اتصالًا بين الأمعاء والدماغ”. سيكون هناك إحساس بوجود معدة كاملة وقرار متعمد للتوقف عن الأكل.
باستخدام هذا المنطق ، يحاول بعض أخصائيي الغذاء شرب كوب كبير من الماء قبل الوجبة ، أو ملء الأطعمة منخفضة السعرات الحرارية ، مثل الكرفس.
لكن تلك الحيل لم تنجح في معظم الناس لأنها لا تفسر كيف يتحكم الدماغ في تناول الطعام. في الواقع ، وجد الدكتور نايت أن الفئران لا ترسل حتى إشارات الشبع إلى الدماغ عندما يكون كل ما يحصلون عليه هو الماء.
صحيح أنه يمكن للناس أن يقرروا تناول الطعام حتى عندما يكونون في وضعهم ، أو يمكنهم أن يقرروا عدم تناول الطعام عندما يحاولون إنقاص الوزن. وقال الدكتور جريل ، في دماغ سليم – وليس فقط جذع الدماغ – مناطق أخرى من الدماغ تمارس السيطرة أيضًا.
لكن الدكتور فريدمان قال ، في النهاية ، تتجاوز ضوابط الدماغ عادة قرارات الشخص الواعي حول ما إذا كان يشعر بالحاجة إلى تناول الطعام. قال ، بالقياس ، يمكنك أن تنفاسك – ولكن لفترة طويلة فقط. ويمكنك قمع السعال – ولكن فقط إلى حد ما.
وافق سكوت ستيرنسون ، عالم الأعصاب في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو.
وقال الدكتور ستيرنسون ، المؤسس المشارك لشركة بدء التشغيل ، Pengin Bio ، التي تقوم بتطوير علاجات السمنة: “هناك نسبة كبيرة جدًا من التحكم في الشهية التلقائي”. يمكن للناس أن يقرروا تناول الطعام أم لا في لحظة معينة. لكنه أضاف أن الحفاظ على هذا النوع من التحكم يستخدم الكثير من الموارد العقلية.
وقال “في النهاية ، يذهب الانتباه إلى أشياء أخرى وستنتهي العملية التلقائية للهيمنة”.
أثناء بحثهم عن أنظمة التحكم في الأكل في الدماغ ، فوجئ الباحثون باستمرار.
لقد تعلموا ، على سبيل المثال ، استجابة الدماغ السريعة لمشاهدة الطعام.
وجد علماء الأعصاب في الفئران بضعة آلاف من الخلايا العصبية في ما تحت المهاد ، في عمق الدماغ ، استجاب للجوع. ولكن كيف يتم تنظيمها؟ لقد عرفوا من الدراسات السابقة أن الصيام قد أدى إلى تشغيل هذه الخلايا العصبية الجوع وأن الخلايا العصبية كانت أقل نشاطًا عندما تم تغذية حيوان جيد.
كانت نظريتهم أن الخلايا العصبية كانت تستجيب لمخازن الدهون في الجسم. عندما كانت مخازن الدهون منخفضة – كما يحدث عندما تكون صيام الحيوانات ، على سبيل المثال – مستويات اللبتين ، وهو هرمون يتم إطلاقه من الدهون ، منخفضة أيضًا. من شأنه أن يدير الخلايا العصبية الجوع. عندما يأكل حيوان ، يتم تجديد متاجر الدهون الخاصة به ، وترتفع مستويات اللبتين ، والخلايا العصبية ، كان من المفترض ، أن تهدأ.
كان يعتقد أن النظام بأكمله يستجيب ببطء فقط لحالة تخزين الطاقة في الجسم.
ولكن بعد ذلك ، قامت ثلاث مجموعات من الباحثين ، بقيادة الدكتور نايت ، والدكتور ستيرنسون ومارك أندرمان من مركز بيث إسرائيل الشماس الطبي ، بفحص النشاط لحظة إلى أخرى من الخلايا العصبية الجوع.
بدأوا مع الفئران الجائعة. كانت الخلايا العصبية للجوع تطلق النار بسرعة ، وهي علامة على أن الحيوانات تحتاج إلى طعام.
حدثت المفاجأة عندما أظهر المحققون طعام الحيوانات.
قال الدكتور نايت: “حتى قبل اللدغة الأولى من الطعام ، فإن نشاط تلك الخلايا العصبية يغلق”. “كانت الخلايا العصبية تنبؤًا. ينظر الماوس إلى الطعام. يتنبأ الماوس بعدد السعرات الحرارية التي ستأكلها.”
كلما كان الطعام أكثر غشاشًا في السعرات الحرارية ، كلما زاد عدد الخلايا العصبية.
وقال الدكتور برادفورد ب. لويل ، الذي عمل مع الدكتور أندرمان في بيث إسرائيل الشماس: “لقد صدمت جميع المختبرات الثلاثة”. “لقد كان غير متوقع للغاية.”
ثم سأل الدكتور لويل عما قد يحدث إذا أوقف عن عمد الخلايا العصبية الجوع على الرغم من أن الفئران لم يكن لديها الكثير لتناول الطعام. يمكن للباحثين القيام بذلك من خلال التلاعب الوراثي الذي يميز الخلايا العصبية حتى يتمكنوا من تشغيلها وإيقافها باستخدام دواء أو مع ضوء أزرق.
هذه الفئران لن تأكل لساعات ، حتى مع وجود الطعام أمامهم مباشرة.
قام الدكتور لويل والدكتور ستيرنسون بشكل مستقل بالتجربة المعاكسة ، حيث قاموا بتشغيل الخلايا العصبية في الفئران التي تناولت وجبة ضخمة ، ما يعادل الماوس لعشاء عيد الشكر. كانت الحيوانات مستلقية ، والشعور محشوة.
ولكن ، قال الدكتور أندرمان ، الذي كرر التجربة ، عندما قاموا بتشغيل الخلايا العصبية الجوع ، “الفأر يستيقظ ويأكل 10 إلى 15 في المائة من وزن الجسم”. وأضاف ، “الخلايا العصبية تقول ،” فقط ركز على الطعام “.
لا يزال الباحثون مندهشين مما يجدونه – طبقات من الضوابط في الدماغ التي تضمن تنظيم الأكل بشكل صارم. وتلميحات من طرق جديدة لتطوير المخدرات للسيطرة على الأكل.
اكتشف Amber Alhadeff خطًا واحدًا من الأدلة ، وهو عالم الأعصاب في مركز Monell Chemical Senses وجامعة بنسلفانيا. وجدت مؤخرًا مجموعتين منفصلتين من الخلايا العصبية في جذع الدماغ يستجيبان لأدوية السمنة GLP-1.
أشارت مجموعة واحدة من الخلايا العصبية إلى أن الحيوانات لديها ما يكفي لتناول الطعام. تسببت المجموعة الأخرى في ما يعادل القوارض للغثيان. تقارير أدوية السمنة الحالية تضرب كلا المجموعتين من الخلايا العصبية ، والتي قد تكون عاملاً في الآثار الجانبية التي يشعر بها الكثيرون. تقترح أنه قد يكون من الممكن تطوير أدوية تضرب الخلايا العصبية الشبع ولكن ليس الغثيان.
ألكساندر نكتو ، من جامعة كولومبيا ، لديه اكتشاف مفاجأة أخرى. حدد مجموعة من الخلايا العصبية في جذع الدماغ التي تنظم حجم الوجبة المطلوب ، وتتبع كل لدغة من الطعام. قال: “لا نعرف كيف يفعلون ذلك”.
قال الدكتور نكتو: “لقد كنت أدرس منطقة جذع الدماغ هذه لمدة عقد ونصف ، لكن عندما ذهبنا واستخدمنا جميع أدواتنا الفاخرة ، وجدنا هذه السكان من الخلايا العصبية التي لم ندرسها أبدًا”.
إنه يسأل الآن عما إذا كانت الخلايا العصبية يمكن أن تكون أهدافًا لفئة من أدوية فقدان الوزن التي يمكن أن تنطلق من GLP-1.
“سيكون ذلك مذهلاً حقًا” ، قال الدكتور نكتو.