Gıda Güvensizliği, Farelerin Beyinleri ve Davranışları Üzerinde Kalıcı Etkilere Sahiptir

Özet: Gıda güvensizliğinin farelerde hem davranış hem de beyin işlevi üzerinde kalıcı etkileri vardır. Gıda güvensizliği ile büyüyen fareler, belirsiz durumlarda daha esnekti.

Kaynak: Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley

Gıda güvensizliği ABD nüfusunun büyüyen bir kesimi için bir sorun olsa da – koronavirüs pandemisi tarafından daha da kötüleşti – az sayıda çalışma, ziyafetin veya kıtlığın gelişmekte olan beyin üzerindeki etkisini, sıkıntıya katkıda bulunan diğer faktörlerden ayrı olarak inceledi.

Berkeley’deki California Üniversitesi’ndeki sinirbilimciler tarafından yapılan yeni bir çalışma, yavru farelerde gıda güvensizliğinin etkilerini simüle etti ve yaşamın ilerleyen dönemlerinde kalıcı değişiklikler buldu.

UC Berkeley psikoloji profesörü ve Helen Wills Nörobilim Enstitüsü üyesi Linda Wilbrecht, “Geç gençlik ve erken ergenlik döneminde yiyeceğe düzensiz erişimin yetişkinlikte öğrenme, karar verme ve dopamin nöronlarını etkilediğini gösteriyoruz” dedi.

Davranıştaki önemli bir fark, bilişsel esneklikle ilgiliydi: dünya değiştiğinde yeni çözümler üretme yeteneği.

“Ödül arayan fareler esnek olmayabilir, artık ödül vermese bile yalnızca bir stratejiye bağlı kalabilirler veya esnek olabilir ve yeni stratejileri hızla deneyebilirler. Farelerin gençken sahip oldukları istikrarın, büyüdüklerinde farklı koşullar altında ne kadar esnek olduklarını yönettiğini bulduk” dedi.

Epidemiyolojik araştırmalar, çocuklarda ve ergenlerde gıda güvensizliği ile ileriki yaşamlarında kilo alımı, ayrıca öğrenme sorunları ve matematik, okuma ve kelime dağarcığındaki düşük puanlar arasında bağlantı kurmuştur. Ancak bu çalışmalar, anne depresyonu ve çevresel stres etkenleri gibi yoksullukla ilgili diğer sorunlar tarafından karıştırılmaktadır.

Yeni çalışma, insan denekler kullanılarak mümkün olmayan kontrollü bir ortamda gıda güvensizliğinin gelişimsel ve davranışsal etkilerine bakmak için tasarlandı.

Çalışmanın insanlar üzerinde etkileri var. Politika yapıcılar, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki okullarda federal olarak finanse edilen ücretsiz veya düşük fiyatlı kahvaltı ve öğle yemeği programları ile erken çocukluk döneminde lise boyunca iyi beslenmenin önemini kabul ediyor.

Federal Ek Beslenme Yardım Programı (SNAP) ayrıca muhtaç ailelerin gıda bütçesini desteklemek için faydalar sağlar. Maaştan maaşa yaşayan aileler için, bu gıda programları özellikle okuldaki performansı ve mezuniyet oranlarını artırarak etkiler göstermiştir.

Ancak yaz tatili gibi çocukların yemek programlarına erişemediği zamanlar olabilir. Yardımlar ödemeler arasında haftalarca dağıtıldığında, programlar istemeden de olsa bir ziyafet ve kıtlık döngüsü yaratabilir, bu da potansiyel olarak yoksul aileleri her ödeme döngüsünün sonunda yiyecek alamayacak durumda bırakabilir. ABD Tarım Bakanlığı’nın yakın tarihli bir raporuna göre, 2021’de çocuklu hanelerin %6,2’si (toplam 2,3 milyon hane) gıda güvencesizdi.

“Geçici gıda güvensizliğinin bile önemli olduğunu anlamamız gerektiğini düşünüyorum, beyin daha sonra yetişmez. Wilbrecht, gıda güvensizliğinin birinin beyninin nasıl çalıştığı üzerinde uzun vadeli etkileri olabilir” dedi.

“Öğrenme ve karar verme yeteneği, çocukluk ve ergenlik döneminde gelişen bir şeydir ve bu kritik becerilerin yiyeceğe erişimden nasıl etkilendiğini görüyoruz. Gıdaya erişim bu ilçede ele alabileceğimiz bir konu.

“Beslenme ve sosyal yardım programları var ve biz bunları, faydalara veya yiyeceklere erişimi daha güvenilir ve tutarlı hale getirerek daha iyi hale getirebiliriz. Beyin gelişimini desteklemek, gıda programlarını desteklemek için iyi bir nedendir.”

UC Berkeley öğretim üyeleri Helen Bateup, Stephan Lammel ve laboratuvar meslektaşları ile yürütülen araştırma, derginin yakında çıkacak bir baskısında yer alacak. Güncel Biyoloji. 20 Temmuz’da internette yayınlandı.

Değişen kurallar altında esneklik

Wilbrecht ve Robert Wood Johnson Vakfı Sağlık ve Toplum Bilgini Ezequiel Galarce de dahil olmak üzere meslektaşları, güvenli vücut ağırlığını korumak için yeterli yiyeceğe izin verirken düzensiz bir programda yiyecek vererek farelerde insan gıda güvensizliğini taklit etti.

Bu beslenme rejimi, insanlarda geç çocukluk dönemine denk olan, farelerde ergenlik başlangıcından bir hafta önce başladı ve farelerde geç ergenlik çağına eşdeğer 20 gün boyunca devam etti. Başka bir fare grubuna istedikleri zaman yiyecek verildi.

Daha sonra, farelerin ödüller için değişen bir ortam aradığı yiyecek arama görevlerini kullanarak yetişkinlikte bilişi test ettiler. Örneğin, bir davranış – bu durumda, hangi kokunun Bal Fıstığı Cheerios’a yol açtığını öğrenmek – kısa bir süre için başarılı olabilir, ancak sonsuza kadar değil. Şimdi ikinci bir koku, ödülün nerede saklandığını tahmin ediyordu.

İyi beslenmiş ve yiyeceğe güvenmeyen fareler, bilişsel esneklikte gözle görülür farklılıklar ile hem belirli hem de belirsiz ortamlarda yetişkin olarak test edildi. Gıda güvenliğinden emin olmayan fareler, belirsiz durumlarda iyi beslenmiş farelere göre daha esnekken, iyi beslenmiş fareler daha kararlı durumlarda daha esnekti.

“Bu farklı esneklik profillerinin hayatta kalmayı nasıl etkilediğini görmek için sahada test etmeniz gerekecek” dedi. “Bulgular nüanslı, ancak umut verici, çünkü kıtlık deneyiminin yarattığı öğrenme ve karar vermede hem kazanım hem de işlev kaybını tespit ediyoruz.”

Erkek farelerde gıda güvensizliğinin biliş üzerindeki etkisi güçlüyken, dişi fareler biliş üzerinde hiçbir etki göstermedi.

Wilbrecht, “Bu, zorlukları modellerken gördüğümüz en sağlam davranışsal etkilerden biri” dedi.

Bununla birlikte, gıda güvensizliğinin dişi farelerde kesinlikle başka olumsuz etkileri oldu. Büyüdüklerinde gıda güvencesi olmayan dişiler, yetişkinliklerinde sınırsız yiyecek verildiğinde aşırı kilolu olma eğilimindeydiler; bu, gıda güvensizliği ile büyüyen insanlarda yansıtılan bir şey. Erkek fareler böyle bir etki göstermedi.

Doktora öğrencisi Wan Chen Lin ve Bateup ve Lammel laboratuvarlarındaki araştırmacılar, beynin nörotransmitter dopamin tarafından yönetilen ödül ağına da baktılar ve erkek farelerde orada da değişiklikler buldular.

Wilbrecht, “Bağımlılık gibi öğrenme, karar verme ve ödülle ilgili davranışlar için kritik olan dopamin sistemindeki nöronların hem girdilerinde hem de çıktılarında önemli ölçüde değiştiğini bulduk” dedi. “Beyindeki öğrenme ve karar verme sistemlerinde daha geniş çaplı değişiklikler olduğunu gösteriyor.”

Örneğin, araştırmacılar, çekirdek akumbensine yansıyan dopamin nöronlarının sinapslarındaki değişiklikleri gördüler ve ayrıca dorsal striatumda dopamin salınımında değişiklikler buldular. Bu dopamin nöronlarının, diğer birçok çalışmada öğrenme ve karar vermede rol oynadığı gösterilmiştir.

Araştırmacılar, yetişkinler olarak dopamin ağıyla ilişkili bağımlılık yapan davranışlara daha duyarlı olup olmadıklarını belirlemek için gıdaya güvenmeyen fareler üzerindeki çalışmalarını sürdürüyorlar.

Bu sinirbilim araştırma haberleri hakkında

Soyut

Gençlik-ergenlik döneminde geçici gıda güvensizliği yetişkin ağırlığını, bilişsel esnekliği ve dopamin nörobiyolojisini etkiler.

Öne Çıkanlar

• Erkeklerde gelişimsel beslenme öyküsü, yetişkinlikte bilişsel esnekliği etkiler
• Besleme geçmişi grupları, olumsuz sonuçlara ve belirsizliğe farklı tepkiler veriyor
• Beslenme geçmişi, dopamin nöronları ve dopamin salınımı üzerindeki sinapsları etkiler
• Kadınlarda gelişimsel beslenme öyküsü yetişkin ağırlığını etkiler

Özet

Sinirbilim, halk sağlığı ve evrimsel biyoloji için büyük bir zorluk, kıtlığın ve belirsizliğin gelişen beyin üzerindeki etkilerini anlamaktır. Şu anda, dünya çapındaki çocukların ve ergenlerin önemli bir kısmı, gıdaya güvensiz erişim yaşamaktadır.

Çalışmamızın amacı, farelerde, gençlik-ergenlik döneminde geçici güvensizlik ve güvenli erişim deneyiminin, yetişkinlikte öğrenme, karar verme ve dopamin sisteminde kalıcı farklılıklar üretip üretmediğini test etmekti.

Farelerde doğum sonrası günden (P) 21’den P40’a kadar beslenme programlarını, gıda güvensiz veya isteğe bağlı ve yetişkinlikte test edildiğinde (P60’tan sonra), farklı gelişimsel beslenme geçmişine sahip erkeklerin, öğrenme ve karar vermede bilişsel esnekliğin çoklu ölçümlerinde önemli farklılıklar gösterdiğini buldu.

Farklı gelişimsel beslenme geçmişine sahip yetişkin dişiler, bilişsel esneklikte hiçbir farklılık göstermedi, ancak yetişkin ağırlığında önemli farklılıklar gösterdi. Daha sonra bu davranışsal verilere pekiştirmeli öğrenme modelleri uyguladık.

En uygun modeller, erkeklerde gelişimsel beslenme geçmişinin, farelerin olumsuz sonuçlardan sonra davranışlarını nasıl güncellediğini değiştirdiğini ileri sürdü. Bu etki, görev bağlamına ve ödül beklenmedik durumlarına duyarlıydı.

Bu sonuçlarla tutarlı olarak, erkeklerde, iki beslenme geçmişi grubunun, çekirdek-akumbens yansıtıcı orta beyin dopamin nöronları üzerindeki uyarıcı sinapsların AMPAR/NMDAR oranında ve dorsal striatal hedeflerde uyarılmış dopamin salınımında önemli farklılıklar gösterdiğini bulduk.

Birlikte, bu veriler bir kemirgen modelinde, gençlik-ergenlik döneminde beslenme geçmişindeki geçici farklılıkların yetişkin ağırlığı, öğrenme, karar verme ve dopamin nörobiyolojisi üzerinde önemli etkileri olabileceğini göstermektedir.