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Most evenings, a bar on your way home is just a bar. Skip lunch, though, and the same sign can suddenly pull you inside. Researchers at Brown University have now traced part of that mechanism in the brain, using the common fruit fly. Their study, published in Current Biology, links hunger to the formation of “reward” memories that play a role in alcohol addiction.
La maggior parte delle sere, un bar sulla strada di casa è solo un bar. Se però si salta il pranzo, la stessa insegna può all'improvviso attirarci dentro. I ricercatori della Brown University hanno ora individuato una parte di questo meccanismo nel cervello, usando il comune moscerino della frutta. Il loro studio, pubblicato su Current Biology, collega la fame alla formazione di ricordi «di ricompensa» che hanno un ruolo nella dipendenza dall'alcol.
The fruit fly is a practical model because its brain is sophisticated enough to show complex behaviour, yet small enough to observe neuron by neuron. The team, led at Brown's Carney Institute for Brain Science, first mapped and isolated neurons that respond to hunger. In food-deprived flies, those neurons activated a chemical called octopamine, described by the researchers as the fly version of norepinephrine, the fight-or-flight neurotransmitter in humans. Octopamine is also activated by thirst and pain. Until now, research on reward has focused mainly on molecules such as dopamine, and the authors argue that internal states like hunger, thirst and pain deserve as much attention.
Il moscerino della frutta è un modello pratico perché il suo cervello è abbastanza sofisticato da mostrare comportamenti complessi, ma abbastanza piccolo da essere osservato neurone per neurone. Il gruppo, guidato presso il Carney Institute for Brain Science della Brown, ha prima mappato e isolato i neuroni che rispondono alla fame. Nelle mosche private del cibo, quei neuroni attivavano una sostanza chimica chiamata ottopamina, che i ricercatori descrivono come la versione per le mosche della noradrenalina, il neurotrasmettitore della reazione di «lotta o fuga» negli esseri umani. L'ottopamina viene attivata anche dalla sete e dal dolore. Finora la ricerca sulla ricompensa si è concentrata soprattutto su molecole come la dopamina, e gli autori sostengono che stati interni come fame, sete e dolore meritino altrettanta attenzione.
The key experiment is precise. Silencing or activating a single octopamine neuron, called VUMa3, changed how soon flies found alcohol rewarding and how strongly they preferred it, but only when the flies were hungry. Kaun summarises the finding this way: hunger recruits a new neuron to communicate with the circuits that link cues in the environment to the rewarding feeling of alcohol. Her example is an everyday one. A bar you usually walk past without a second thought can call to you “when you're hungry after skipping lunch,” and the sign that “didn't entice you when you weren't hungry” can trigger a craving.
L'esperimento chiave è preciso. Silenziare o attivare un singolo neurone a ottopamina, chiamato VUMa3, ha cambiato la rapidità con cui le mosche trovavano gratificante l'alcol e quanto ne preferivano il consumo, ma solo quando le mosche erano affamate. Kaun riassume così il risultato: la fame arruola un nuovo neurone per comunicare con i circuiti che collegano gli stimoli dell'ambiente alla sensazione gratificante dell'alcol. Il suo esempio è quotidiano. Un bar davanti al quale di solito si passa senza pensarci può richiamarci «quando hai fame perché hai saltato il pranzo», e l'insegna che «non invogliava quando non avevi fame» può scatenare un desiderio.
The researchers go further, but carefully. Sherer, a postdoctoral researcher and first author of the study, suggests that people who grow up very hungry or very stressed “might have a higher propensity” to develop alcohol addiction. The study itself was carried out in flies, not people, so this remains a hypothesis. The team says the work could bring scientists one step closer to understanding how external stressors such as food insecurity might shape the internal reward systems involved in alcohol and drug addiction.
I ricercatori vanno oltre, ma con cautela. Sherer, ricercatore post-dottorato e primo autore dello studio, suggerisce che chi cresce con una fame o uno stress molto forti «potrebbe avere una maggiore propensione» a sviluppare una dipendenza dall'alcol. Lo studio in sé è stato condotto sulle mosche, non sulle persone, quindi resta un'ipotesi. Il team afferma che il lavoro potrebbe avvicinare gli scienziati a capire come fattori di stress esterni, come l'insicurezza alimentare, possano plasmare i sistemi di ricompensa interni coinvolti nella dipendenza da alcol e droghe.
For people working on addiction, the gain is a specific target: a single identified neuron and a circuit that only switches on under certain internal conditions. The authors say the insight could inform strategies for treatment and prevention, including preventing relapse. For now, though, these are results in flies, and the study gives no timeline for treatments. The next question is whether comparable circuits exist in humans, and that remains open.
Per chi lavora sulla dipendenza, il guadagno è un bersaglio preciso: un singolo neurone identificato e un circuito che si attiva solo in determinate condizioni interne. Gli autori affermano che questa scoperta potrebbe orientare strategie di cura e prevenzione, incluso il contrasto alle ricadute. Per ora, però, si tratta di risultati ottenuti sulle mosche, e lo studio non indica alcuna tempistica per le terapie. La prossima domanda è se circuiti analoghi esistano negli esseri umani, e questo resta aperto.