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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.
Na maioria das noites, um bar no caminho para casa é apenas um bar. Mas se saltar o almoço, o mesmo letreiro pode, de repente, levá-lo a entrar. Investigadores da Universidade Brown acabam de seguir, no cérebro da comum mosca-da-fruta, parte desse mecanismo. O seu estudo, publicado na revista Current Biology, liga a fome à formação de memórias de « recompensa » que desempenham um papel na dependência do álcool.
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.
A mosca-da-fruta é um modelo prático, porque o seu cérebro é suficientemente sofisticado para exibir comportamentos complexos, mas suficientemente pequeno para ser observado neurónio a neurónio. A equipa, liderada no Instituto Carney de Ciência do Cérebro da Brown, começou por mapear e isolar os neurónios que respondem à fome. Nas moscas privadas de alimento, esses neurónios ativaram uma substância química chamada octopamina, descrita pelos investigadores como a versão da mosca da noradrenalina, o neurotransmissor da reação de « luta ou fuga » nos humanos. A octopamina também é ativada pela sede e pela dor. Até agora, a investigação sobre a recompensa centrou-se sobretudo em moléculas como a dopamina, e os autores defendem que estados internos como a fome, a sede e a dor merecem tanta atenção.
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.
A experiência-chave é precisa. Silenciar ou ativar um único neurónio de octopamina, chamado VUMa3, alterou a rapidez com que as moscas achavam o álcool gratificante e a intensidade com que o preferiam, mas apenas quando as moscas tinham fome. Kaun resume assim a descoberta: a fome recruta um novo neurónio para comunicar com os circuitos que ligam os sinais do ambiente à sensação gratificante do álcool. O seu exemplo é do dia a dia. Um bar por onde costuma passar sem pensar duas vezes pode chamá-lo «quando tem fome por ter saltado o almoço», e o letreiro que « não o tentou quando não tinha fome » pode desencadear um desejo.
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.
Os investigadores vão mais longe, mas com cautela. Sherer, investigador de pós-doutoramento e primeiro autor do estudo, sugere que as pessoas que crescem com muita fome ou muito stress « podem ter uma maior propensão » para desenvolver dependência do álcool. Mas o estudo em si foi realizado em moscas, e não em pessoas, pelo que isto continua a ser uma hipótese. A equipa afirma que o trabalho poderá aproximar os cientistas de compreender como fatores de stress externos, como a insegurança alimentar, podem moldar os sistemas internos de recompensa envolvidos na dependência do álcool e de drogas.
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.
Para quem trabalha na dependência, o ganho é um alvo específico: um único neurónio identificado e um circuito que só se ativa em determinadas condições internas. Os autores afirmam que esta descoberta pode orientar estratégias de tratamento e prevenção, incluindo a prevenção da recaída. Por agora, porém, trata-se de resultados obtidos em moscas, e o estudo não apresenta qualquer calendário para tratamentos. A próxima questão é saber se existem circuitos comparáveis nos humanos, e essa continua em aberto.