DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2024.1437210
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39139500
تاريخ النشر: 2024-07-30
المؤلف: A Marinescu وآخرون
الموضوع الرئيسي: تنظيم الشهية والسمنة
نظرة عامة
تؤدي قشرة النواة المتكئة (NAcSh) دورًا حاسمًا في تنظيم سلوك التغذية من خلال دمج الإشارات من الدوائر المنزلية واللذة. تراقب الدوائر المنزلية، الموجودة بشكل أساسي في الوطاء، الاحتياجات الأيضية من خلال إشارات محيطية مثل الأنسولين واللبتين، بينما تتضمن الدوائر اللذة العمليات الحسية والمرتبطة بالمكافأة المرتبطة باستهلاك الطعام. تتلقى NAcSh مدخلات من هذه الدوائر المنزلية وترتبط بهياكل تشارك في معالجة اللذة، مثل المنطقة السقفية البطنية والقشرة الجبهية. يسمح هذا الدمج لـ NAcSh بالتأثير على المخرجات السلوكية المتعلقة بتناول الطعام، مما يبرز وظيفتها كمركز عصبي يعدل سلوك التغذية بناءً على كل من الإشارات الأيضية والإشارات المرتبطة بالمكافأة.
تتميز NAcSh عن مناطق فرعية أخرى، مثل نواة NAc (NAcC) والسترياتوم الظهري (DS)، من خلال مدخلاتها الأيضية الفريدة وإسقاطاتها الواسعة إلى مناطق الدماغ الرئيسية، بما في ذلك الوطاء الجانبي (LH) والبطين البطني (VP). تؤثر هذه الإسقاطات بشكل كبير على سلوك التغذية، حيث يؤدي تنشيط خلايا NAcSh العصبية إلى تثبيط التغذية بينما تعزز فترات التوقف في النشاط منها، بغض النظر عن الاحتياجات الأيضية. بالإضافة إلى ذلك، تظهر NAcSh اختلافات جنسية في تنظيمها ووظائفها المتعلقة بالسلوك، على الرغم من أن هذه المنطقة تتطلب مزيدًا من الاستكشاف. قد تكشف الأبحاث المستقبلية التي تستخدم تقنيات متقدمة عن علامات جزيئية مميزة داخل NAcSh وNAcC، مما قد يؤدي إلى تدخلات مستهدفة لاضطرابات الأكل وتنظيم وزن الجسم.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على التفاعل المعقد بين المسارات المنزلية ومسارات اللذة في تنظيم سلوك التغذية. تحافظ الدوائر المنزلية، الموجودة بشكل أساسي في الوطاء، على توازن الطاقة والمغذيات من خلال الاستجابة للإشارات المحيطية مثل الأنسولين، اللبتين، الجريلين، وبيبتيد الغلوكاجون-1 (GLP-1). في المقابل، تتأثر مسارات اللذة بالمدخلات الحسية، والارتباطات المتعلمة، واللذة المستمدة من الأكل. تعتبر منطقة الدماغ الحرجة عند تقاطع هذه المسارات هي قشرة النواة المتكئة (NAcSh)، التي تدمج المدخلات من كلا الدائرتين وتؤثر على السلوكيات المتعلقة بالتغذية من خلال إسقاطاتها إلى هياكل الدماغ الأوسط.
تهدف المراجعة إلى تقديم نظرة شاملة عن بنية NAcSh، موضحة مدخلاتها ومخرجاتها مع التأكيد على تنظيمها الخلوي. كما تستكشف كيف تدمج NAcSh إشارات متنوعة لتنظيم سلوك التغذية التكيفي، مع التركيز بشكل خاص على منطقة NAcSh الوسطى بسبب دورها المهم في التغذية مقارنةً بالمناطق الفرعية الأخرى. تشمل المناقشة تنوع خلايا الإخراج داخل NAcSh، والتي تتميز بعلامات جزيئية مميزة وأنماط إسقاط، مما يبرز تعقيد وظيفتها في تنظيم التغذية.
مناقشة
تعتبر قشرة النواة المتكئة (NAcSh) مكونًا حاسمًا من الدائرة الحوفية، وتتكون بشكل أساسي من خلايا عصبية شائكة متوسطة (MSNs) تعبر إما عن مستقبلات الدوبامين 1 (D1R) أو مستقبلات الدوبامين 2 (D2R). تظهر NAcSh بنية خلوية مميزة مقارنةً بنواة NAc (NAcC) والسترياتوم الظهري (DS)، مع كثافة أعلى من الخلايا العصبية الداخلية المحلية وبروفايل جزيئي فريد يتميز بمستويات منخفضة من الكالبندين ومستويات أعلى من مادة P ومستقبلات السيروتونين. من الجدير بالذكر أن NAcSh تتلقى مدخلات متنوعة من مناطق الدماغ المختلفة، بما في ذلك الحصين (vHipp)، النواة البارافنتريكولارية من المهاد (PVT)، اللوزة القاعدية الجانبية (BLA)، والقشرة الجبهية (PFC)، كل منها يؤثر على سلوك التغذية ومعالجة المكافأة بطرق دقيقة.
تعتبر المدخلات المثيرة من vHipp مهمة بشكل خاص، حيث تعزز سلوك البحث عن الطعام بينما تثبط الاستهلاك، وتتميز بارتباط تشابكي قوي مع D1R-MSNs. تلعب PVT أيضًا دورًا مزدوجًا، حيث تؤثر مجموعات متميزة من الخلايا العصبية على سلوك التغذية في اتجاهات متعارضة بناءً على مستويات الجلوكوز. كما تعزز المدخلات من BLA وPFC سلوكيات البحث عن المكافأة ولكن تثبط الاستهلاك أثناء التغذية. تأتي المدخلات المثبطة بشكل أساسي من البطين البطني (VP) والمنطقة السقفية البطنية (VTA)، حيث يسهل VP التغذية من خلال تثبيط نشاط NAcSh، بينما تعدل مدخلات VTA التعلم الترابطي واستهلاك المكافأة. بشكل عام، يبرز دمج الإشارات المثيرة والمثبطة في NAcSh دورها المعقد في تنظيم السلوكيات المدفوعة والتغذية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2024.1437210
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39139500
Publication Date: 2024-07-30
Author(s): A Marinescu et al.
Primary Topic: Regulation of Appetite and Obesity
Overview
The nucleus accumbens shell (NAcSh) plays a critical role in regulating feeding behavior by integrating signals from both homeostatic and hedonic circuits. Homeostatic circuits, primarily located in the hypothalamus, monitor metabolic needs through peripheral signals like insulin and leptin, while hedonic circuits involve sensory and reward-related processes associated with food consumption. The NAcSh receives inputs from these homeostatic circuits and is interconnected with structures involved in hedonic processing, such as the ventral tegmental area and prefrontal cortex. This integration allows the NAcSh to influence behavioral outputs related to food intake, highlighting its function as a neural hub that modulates feeding behavior based on both metabolic and reward-related signals.
The NAcSh distinguishes itself from other subregions, such as the NAc core (NAcC) and dorsal striatum (DS), by its unique metabolic inputs and extensive projections to key brain regions, including the lateral hypothalamus (LH) and ventral pallidum (VP). These projections significantly impact feeding behavior, with activation of NAcSh neurons inhibiting feeding while pauses in activity promote it, independent of metabolic needs. Additionally, the NAcSh exhibits sex differences in its organization and behavior-related functions, though this area requires further exploration. Future research utilizing advanced techniques may uncover distinct molecular markers within the NAcSh and NAcC, potentially leading to targeted interventions for eating disorders and body weight regulation.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the complex interplay between homeostatic and hedonic pathways in regulating feeding behavior. Homeostatic circuits, primarily situated in the hypothalamus, maintain energy and nutrient balance by responding to peripheral signals such as insulin, leptin, ghrelin, and glucagon-like peptide-1 (GLP-1). In contrast, hedonic pathways are influenced by sensory inputs, learned associations, and the pleasure derived from eating. A critical brain region at the intersection of these pathways is the nucleus accumbens shell (NAcSh), which integrates inputs from both circuits and influences feeding-related behaviors through its projections to midbrain structures.
The review aims to provide a comprehensive overview of the NAcSh’s architecture, detailing its inputs and outputs while emphasizing its cellular organization. It also explores how the NAcSh integrates diverse signals to regulate adaptive feeding behavior, with a particular focus on the medial NAcSh region due to its significant role in feeding compared to other subregions. The discussion includes the diversity of output neurons within the NAcSh, characterized by distinct molecular markers and projection patterns, underscoring the complexity of its function in feeding regulation.
Discussion
The nucleus accumbens shell (NAcSh) is a critical component of the limbic circuitry, primarily composed of medium spiny neurons (MSNs) that express either dopamine 1 receptors (D1R) or dopamine 2 receptors (D2R). The NAcSh exhibits distinct cellular architecture compared to the NAc core (NAcC) and dorsal striatum (DS), with a higher density of local interneurons and a unique molecular profile characterized by lower levels of calbindin and higher levels of substance P and serotonin receptors. Notably, the NAcSh receives diverse inputs from various brain regions, including the ventral hippocampus (vHipp), paraventricular nucleus of the thalamus (PVT), basolateral amygdala (BLA), and prefrontal cortex (PFC), each influencing feeding behavior and reward processing in nuanced ways.
Excitatory inputs from the vHipp are particularly significant, promoting food-seeking behavior while inhibiting consumption, and are characterized by a strong synaptic connection to D1R-MSNs. The PVT also plays a dual role, with distinct populations of neurons influencing feeding behavior in opposing directions based on glucose levels. Inputs from the BLA and PFC similarly promote reward-seeking behaviors but inhibit consumption during feeding. Inhibitory inputs primarily arise from the ventral pallidum (VP) and the ventral tegmental area (VTA), with the VP facilitating feeding through inhibition of NAcSh activity, while VTA inputs modulate associative learning and reward consumption. Overall, the integration of excitatory and inhibitory signals in the NAcSh underscores its complex role in regulating motivated behaviors and feeding.