Nervo Vago impulsiona motivação e recompensa de maneiras surpreendentes

Uma nova pesquisa mapeia uma supervia de comunicação do intestino com o nervo vago.

Estes são momentos emocionantes quando se trata de pesquisas de ponta que avançam nossa compreensão do nervo vago e como ele funciona. Esta semana, dois novos estudos foram publicados que esclarecem como o nervo vago comunica mensagens diretamente do intestino para o cérebro como parte de um sistema de recompensa e motivação. O primeiro estudo, realizado por pesquisadores da Escola de Medicina Mount Sinai, “Um circuito neural para a recompensa induzida pelo intestino”, foi publicado em 20 de setembro na revista Cell . O segundo estudo, realizado por pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade de Duke, “Um Circuito Neural Intestinal para a Transdução Sensorial de Nutrientes”, aparece na edição de 21 de setembro da Science .

Desenho anatômico precoce do nervo vago. Vago significa “errante” em latim. O vagus é o nervo mais longo do corpo humano. Os ramos vagais esquerdo e direito “vagueiam” do tronco cerebral para as vísceras mais baixas do intestino.

Fonte: Wellcome Library / Public Domain

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Como você pode ver observando essa longa ilustração anatômica do nervo vago, o nervo “errante” é o mais longo do corpo humano; viaja em dois ramos multifacetados desde o tronco encefálico até às mais baixas vísceras do intestino.

Em 1921, Otto Loewi isolou o primeiro neurotransmissor conhecido quando observou que o nervo vago continha uma substância inibitória no coração que ajuda a acalmar o sistema nervoso e contrabalançar as respostas de luta ou fuga. Hoje, chamamos esse neurotransmissor de “acetilcolina”, mas Loewi originalmente cunhou o termo “vagusstoff” (em alemão para “substância vaga”) para descrever essa secreção semelhante a um tranqüilizante. Toda vez que você toma uma respiração ventral diafragmática, o ramo cardíaco do nervo vago esguicha alguns pulsos no coração enquanto você expira, o que é uma das razões pelas quais respirar fundo é um aspecto fundamental da chamada “resposta de relaxamento”. Para mais informações, consulte “Exercícios Respiratórios Diafragmáticos e Seu Nervo Vago” e “Nervo Vago Facilita Intestinos a Perda de Vontade e Graça”.

Agora, quase um século depois que Loewi descobriu vagusstoff, dois estudos pioneiros avançam significativamente nossa compreensão de como os ramos do nervo vago comunicam as mensagens do intestino para o cérebro em milissegundos, como parte de uma super-estrada neural conhecida como eixo do intestino-cérebro.

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Historicamente, a maioria dos especialistas acreditava que os hormônios circulantes – em oposição à comunicação direta via nervo vago – transmitiam sinais de recompensa do intestino para o cérebro como parte de nosso sistema de motivação. Juntos, esses dois estudos de setembro de 2018, de diferentes periódicos revisados ​​por especialistas, apontam formas surpreendentes de que os circuitos do intestino para o cérebro criam um caminho neural direto de comunicação.

No primeiro estudo mencionado acima, pesquisadores do Mount Sinai usaram a optogenética para esclarecer como recompensas específicas dos neurônios no vago direito ligam as células sensoriais periféricas a uma população de neurônios de recompensa no cérebro. Notavelmente, os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que os neurônios do nervo vago esquerdo estavam amarrados à saciedade, mas não a recompensa. Esta pesquisa inovadora também revela que os ramos esquerdo e direito do nervo vago ascendem assimetricamente ao sistema nervoso central.

Há quatro destaques que merecem destaque neste artigo: (1) os pesquisadores identificam um papel crítico para o eixo vagal do intestino para o cérebro na motivação e recompensa, (2) A estimulação optogenética do eixo vago do intestino para o cérebro produz comportamentos de recompensa (3) As vias cerebrais assimétricas de origem vagal medeiam a motivação e a atividade da dopamina, (4) os neurônios sensitivos vagais inervadores do intestino são componentes principais do circuito de recompensa.

“Nosso estudo revela, pela primeira vez, a existência de uma população neuronal de ‘neurônios de recompensa’ entre as células sensoriais do ramo direito do nervo vago”, Ivan de Araujo, do Departamento de Neurociência da Escola de Medicina Icahn, em Mount Sinai e autor sênior do jornal disseram em um comunicado. “Nós nos concentramos em desafiar a visão tradicional de que o nervo vago não tem relação com motivação e prazer e descobrimos que a estimulação do nervo, especificamente seu ramo gutural superior, é suficiente para excitar fortemente os neurônios que estão dentro do cérebro.”

“Ficamos surpresos ao saber que apenas o ramo vagal direito entra em contato com os neurônios de recompensa contendo dopamina no tronco cerebral”, disse o principal autor Wenfei Han, que atualmente está no Laboratório John B. Pierce, da Universidade de Yale, em um comunicado.

A dopamina é conhecida há muito tempo como um transmissor neural que impulsiona a recompensa e a motivação. De acordo com os pesquisadores, identificar como os neurônios vagais corretos transmitem sinais de recompensa diretamente ao cérebro abre a possibilidade de novos e mais específicos objetivos de estimulação do nervo vago (ENV) que podem aumentar a eficácia das terapias de estimulação do nervo vago – como as usadas para tratamento. depressão resistente. (Para mais informações, “A Estimulação do Nervo Vago Oferece Nova Esperança para a Grande Depressão”).

O eixo intestinal pode ser conectado (e não hormonal)

O segundo estudo recente sobre a comunicação entre o intestino e o cérebro, através do nervo vago, sugere que, como os “sentimentos viscerais” viajam em velocidades tão altas, superam a difusão hormonal. Na verdade, os pesquisadores da Duke ficaram chocados ao descobrir que um sinal que ia do intestino para o tronco encefálico em camundongos via o eixo do intestino-cérebro se movia através de uma única sinapse em menos de 100 milissegundos.

Em 2015, o autor sênior Diego Bohórquez da Escola de Medicina da Universidade de Duke publicou um artigo de referência no Journal of Clinical Investigation mostrando que células específicas no intestino continham sinapses que estavam ligadas a algum tipo de tapeçaria neural. Em seu último estudo de acompanhamento (2018), Bohórquez e sua equipe de laboratórios da Duke Neurobiology começaram a mapear esse circuito neural entre o cérebro e o cérebro.

Fonte: metamorworks / Shutterstock

Quando o primeiro autor, Maya Kaelberer, marcou um vírus da raiva usando um corante fluorescente verde e injetou-o no estômago de camundongos, ela observou um circuito do nervo vago direto entre o intestino e o tronco cerebral. Kaelberer e seus colegas foram capazes de recriar esse circuito neural do intestino-cérebro, cultivando células intestinais sensoriais de camundongos na mesma placa de Petri, lado a lado com neurônios vagais. Para seu espanto, Kaelberer observou os neurônios do nervo vago se arrastando ao longo da superfície do prato e se conectando com as células do intestino. Então, esse engrama neural começou a disparar sinais sinápticos. Se o açúcar foi adicionado à mistura, a taxa de disparo das sinapses ficou visivelmente mais rápida. Quando Kaelberer mediu a rapidez com que essa informação estava sendo comunicada, ela ficou surpresa ao descobrir que isso estava acontecendo em milésimos de segundo e suspeitava que o glutamato era um ator fundamental nesse processo. Ela estava certa.

Como os autores resumem, “Este circuito mais direto para a sinalização do intestino-cérebro usa o glutamato como um neurotransmissor. Assim, pistas sensoriais que estimulam o intestino poderiam potencialmente ser manipuladas para influenciar funções e comportamentos cerebrais específicos, incluindo aqueles ligados a escolhas alimentares. ”

Embora este estudo tenha sido feito em camundongos, Bohórquez e sua equipe especulam que a estrutura e a função desse circuito neural serão as mesmas em humanos. “Acreditamos que essas descobertas serão a base biológica de um novo sentido”, disse Bohórquez em um comunicado. “Um que serve como ponto de entrada para como o cérebro sabe quando o estômago está cheio de comida e calorias. Traz legitimidade à idéia de ‘instinto’ como um sexto sentido. ”(Para mais informações,“ Como o nervo vago transmite instintos para o cérebro? ”)

Em pesquisas futuras, Bohórquez e sua equipe Duke estão ansiosos para identificar como sinais comunicados do intestino para o cérebro através do nervo vago nos ajudam a discernir intuitivamente o conteúdo calórico e a nutrição contidos no que comemos e bebemos.

Referências

Wenfei Han, Luis A. Tellez, Matthew H. Perkins, Isaac O. Perez, Taoran Qu, Jozelia Ferreira, Tatiana L. Ferreira, Daniele Quinn, Zhong-Wu Liu, Xiao-Bing Gao, Melanie M. Kaelberer, Diego V. Bohórquez, Sara J. Shammah-Lagnado, Guilherme de Lartigue, Ivan E. de Araujo. Célula “Um Circuito Neural para uma Recompensa Induzida pelo Intestino” (publicado pela primeira vez em 20 de setembro de 2018) DOI: 10.1016 / j.cell.2018.08.049

Melanie Maya Kaelberer, Kelly L. Buchanan, Marguerita E. Klein, Bradley B. Barth, Márcia M. Montoya, Xiling Shen, Diego V. Bohórquez. “Um Circuito Neural Intestinal para a Transdução Sensorial de Nutrientes.” Science (Publicado pela primeira vez em 21 de setembro de 2018) DOI: 10.1126 / science.aat5236