Precedenti ricerche hanno stabilito che l'intestino è un importante regolatore degli stati motivazionali ed emotivi, ma fino ad ora, il relativo circuito neuronale intestino-cervello è rimasto sfuggente. Il nervo vago, il più lungo dei nervi cranici, contiene fibre motorie e sensoriali e passa attraverso il collo e il torace fino all'addome. Tradizionalmente, gli scienziati credevano che il nervo mediasse esclusivamente funzioni soppressive come pienezza e nausea; in contrasto, ormoni circolanti, piuttosto che la trasmissione vagale, si pensava che trasmettessero segnali di ricompensa dall'intestino al cervello.
"Il nostro studio rivela, per la prima volta, l'esistenza di una popolazione neuronale di "neuroni di ricompensa" tra le cellule sensoriali del ramo destro del nervo vago, "dice Ivan de Araujo, DPhil, Senior Faculty presso il Dipartimento di Neuroscienze presso la Icahn School of Medicine del Monte Sinai e autore senior dell'articolo. "Ci siamo concentrati sulla sfida alla visione tradizionale secondo cui il nervo vago non è correlato alla motivazione e al piacere e abbiamo scoperto che la stimolazione del nervo, in particolare il suo ramo intestinale superiore, è sufficiente per eccitare fortemente i neuroni della ricompensa che si trovano nel profondo del cervello".
I rami del nervo vago sono intrecciati in modo intricato, rendendo estremamente difficile manipolare ciascun organo separatamente. Per affrontare questa sfida, il team di ricerca ha impiegato una combinazione di strumenti molecolari forniti da virus che ha permesso loro di mirare esclusivamente ai neuroni sensoriali vagali collegati allo stomaco e all'intestino superiore.
Nello specifico, i ricercatori hanno combinato diversi virus che trasportano strumenti molecolari in un modo che ha permesso loro di attivare otticamente i neuroni vagali collegati all'intestino mentre i neuroni vagali che portano ad altri organi sono rimasti muti. L'approccio, una tecnica all'avanguardia nota come "optogenetica, " consente ai ricercatori di utilizzare la luce per manipolare l'attività di un insieme prestabilito di neuroni.
Lo studio ha rivelato che i neuroni ricompensa appena identificati del nervo vago destro operano sotto gli stessi vincoli attribuiti ai neuroni ricompensa del sistema nervoso centrale, il che significa che collegano le cellule sensoriali periferiche alle popolazioni precedentemente mappate di neuroni di ricompensa nel cervello. Sorprendentemente, i neuroni del vago sinistro erano associati alla sazietà, ma non con ricompensa. Gli studi anatomici del team di ricerca hanno anche rivelato, per la prima volta, che i rami vagali destro e sinistro salgono asimmetricamente nel sistema nervoso centrale.
"Siamo rimasti sorpresi nell'apprendere che solo il ramo vagale destro alla fine contatta i neuroni della ricompensa contenenti dopamina nel tronco cerebrale, " ha spiegato Wenfei Han, dottore, dottorato di ricerca, Assistant Professor di Neuroscienze presso la Icahn School of Medicine del Monte Sinai e autore principale dello studio. La dopamina è un trasmettitore neurale noto per essere essenziale per la ricompensa e la motivazione.
La scoperta dei neuroni vagali gastrointestinali destri come trasportatori di segnali di ricompensa al cervello apre opportunità per nuovi, obiettivi di stimolazione più specifici che possono aumentare l'efficacia della terapia di stimolazione del nervo vagale, un trattamento che prevede la fornitura di impulsi elettrici al nervo vago, per pazienti affetti da disturbi emotivi e alimentari.
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