¿Qué saben los roedores casi sin cerebro sobre la pérdida de peso y el hambre?

¿Realmente tenemos libre albedrío cuando se trata de comer? Es una pregunta irritante que está en el corazón de por qué a tantas personas les resulta tan difícil apegarse a una dieta.

Para obtener respuestas, un neurocientífico, Harvey J. Grill de la Universidad de Pensilvania, recurrió a ratas y le preguntó qué pasaría si retirara todos sus cerebros, excepto sus tronco encefálicos. El tronco encefálico controla funciones básicas como la frecuencia cardíaca y la respiración. Pero los animales no podían oler, no podían ver, no podían recordar.

¿Sabrían cuándo habían consumido suficientes calorías?

Para averiguarlo, el Dr. Grill goteó la comida líquida en la boca.

«Cuando llegaron a un punto de parada, permitieron que la comida se drenara de la boca», dijo.

Esos estudios, iniciados hace décadas, fueron un punto de partida para un cuerpo de investigación que ha sorprendido continuamente a los científicos y ha llevado a casa que cómo se sienten los animales completos no tiene nada que ver con la conciencia. El trabajo ha ganado más relevancia a medida que los científicos desconcertan cómo exactamente los nuevos medicamentos que causan pérdida de peso, comúnmente llamado GLP-1 e incluyendo Ozempic, afectan los sistemas de control alimentario del cerebro.

La historia que está emergiendo no explica por qué algunas personas se vuelven obesas y otras no. En cambio, ofrece pistas sobre lo que nos hace comenzar a comer y cuándo nos detenemos.

Si bien la mayoría de los estudios estaban en roedores, desafía la creencia pensar que los humanos son de alguna manera diferentes, dijo el Dr. Jeffrey Friedman, investigador de obesidad en la Universidad Rockefeller en Nueva York. Los humanos, dijo, están sujetos a miles de millones de años de evolución, lo que lleva a vías neuronales elaboradas que controlan cuándo comer y cuándo dejar de comer.

Como han probado cómo se controla la comida, los investigadores aprendieron que el cerebro está obteniendo señales que insinúan cuán calóricamente densa es una comida. Hay una cierta cantidad de calorías que el cuerpo necesita, y estas señales se aseguran de que el cuerpo las obtenga.

El proceso comienza antes de que un animal de laboratorio tome un solo bocado. Solo la vista de la comida provoca neuronas para anticipar si muchas calorías se empacarán en esa comida. Las neuronas responden más fuertemente a un alimento como la mantequilla de maní, cargada de calorías, que a una baja en calorías como la chow de ratón.

El siguiente punto de control ocurre cuando el animal sabe el alimento: las neuronas Calcule nuevamente la densidad calórica a partir de las señales enviado de la boca al tronco encefálico.

Finalmente, cuando la comida llega al intestino, un nuevo conjunto de señales al cerebro permite que las neuronas vuelvan a determinar el contenido calórico.

Y en realidad es el contenido de calorías que evalúa el intestino, como aprendió Zachary Knight, un neurocientífico de la Universidad de California en San Francisco.

Vio esto cuando infundió directamente tres tipos de alimentos en el estómago de los ratones. Una infusión era de alimento graso, otra de carbohidratos y el tercero de la proteína. Cada infusión tenía el mismo número de calorías.

En cada caso, el mensaje al cerebro era el mismo: las neuronas estaban señalando la cantidad de energía, en forma de calorías y no la fuente de las calorías.

Cuando el cerebro determina que se consumieron suficientes calorías, las neuronas envían una señal para dejar de comer.

El Dr. Knight dijo que estos descubrimientos lo sorprendieron. Siempre había pensado que la señal de dejar de comer sería «una comunicación entre el intestino y el cerebro», dijo. Habría la sensación de tener el estómago lleno y una decisión deliberada de dejar de comer.

Usando ese razonamiento, algunas personas que hacen dieta intentan beber un gran vaso de agua antes de una comida, o llenarse con alimentos bajos en calorías, como el apio.

Pero esos trucos no han funcionado para la mayoría de las personas porque no tienen en cuenta cómo el cerebro controla la comida. De hecho, el Dr. Knight descubrió que los ratones ni siquiera envían señales de saciedad al cerebro Cuando todo lo que están recibiendo es agua.

Es cierto que las personas pueden decidir comer incluso cuando están sacados, o pueden decidir no comer cuando intentan perder peso. Y, dijo el Dr. Grill, en un cerebro intacto, no solo un tronco encefálico, otras áreas del cerebro también ejercen el control.

Pero, dijo el Dr. Friedman, al final los controles del cerebro generalmente anulan las decisiones conscientes de una persona sobre si sienten la necesidad de comer. Él dijo, por analogía, puedes contener la respiración, pero solo por tanto tiempo. Y puedes suprimir una tos, pero solo hasta cierto punto.

Scott Sternson, neurocientífico de la Universidad de California en San Diego, estuvo de acuerdo.

«Hay una gran proporción del control del apetito que es automático», dijo el Dr. Sternson, cofundador de una empresa de inicio, Penguin Bio, que está desarrollando tratamientos de obesidad. La gente puede decidir comer o no en un momento dado. Pero, agregó, manteniendo ese tipo de control utiliza muchos recursos mentales.

«Eventualmente, la atención va a otras cosas y el proceso automático terminará dominando», dijo.

Mientras sondeaban los sistemas de control alimentario del cerebro, los investigadores se sorprendieron continuamente.

Aprendieron, por ejemplo, sobre la rápida respuesta del cerebro a la vista de la comida.

Los neurocientíficos habían encontrado en ratones unos pocos miles de neuronas en el hipotálamo, en las profundidades del cerebro, que respondieron al hambre. Pero, ¿cómo se regulan? Sabían por estudios anteriores que el ayuno activaba estas neuronas del hambre y que las neuronas eran menos activas cuando un animal estaba bien alimentado.

Su teoría era que las neuronas respondían a las tiendas de grasa del cuerpo. Cuando las tiendas de grasa eran bajas, como sucede cuando un animal ayuna, por ejemplo, los niveles de leptina, una hormona liberada de grasa, también son bajos. Eso encendería las neuronas del hambre. A medida que un animal come, sus tiendas de grasa se reponen, los niveles de leptina aumentan y se suponía que las neuronas se callarían.

Se pensó que todo el sistema respondía lentamente al estado de almacenamiento de energía en el cuerpo.

Pero luego, tres grupos de investigadores, dirigidos independientemente por el Dr. Knight, el Dr. Sternson y Mark Andermann del Centro Médico de Diaconess de Beth Israel, examinaron la actividad momento a momento de las neuronas del hambre.

Comenzaron con ratones hambrientos. Sus neuronas de hambre estaban disparando rápidamente, una señal de que los animales necesitaban comida.

La sorpresa sucedió cuando los investigadores mostraron la comida de los animales.

«Incluso antes del primer bocado de alimentos, la actividad de esas neuronas se cerró», dijo el Dr. Knight. «Las neuronas estaban haciendo una predicción. El ratón mira la comida. El ratón predice cuántas calorías comerá».

Cuanto más rico en calorías sea la comida, más neuronas se apagan.

«Los tres laboratorios se sorprendieron», dijo el Dr. Bradford B. Lowell, quien trabajó con el Dr. Andermann en Beth Israel Deaconess. «Fue muy inesperado».

El Dr. Lowell luego preguntó qué podría pasar si apagaba deliberadamente las neuronas del hambre a pesar de que los ratones no habían tenido mucho para comer. Los investigadores pueden hacer esto con manipulaciones genéticas que marcan las neuronas para que puedan encenderlas y apagarlas con un medicamento o con una luz azul.

Estos ratones no comerían durante horas, incluso con comida justo en frente de ellos.

El Dr. Lowell y el Dr. Sternson hicieron independientemente el experimento opuesto, encendiendo las neuronas en ratones que acababan de tener una gran comida, el equivalente del ratón de una cena de Acción de Gracias. Los animales estaban reclinados, sintiéndose rellenos.

Pero, dijo el Dr. Andermann, quien repitió el experimento, cuando encendieron las neuronas del hambre, «el ratón se levanta y come otro 10 a 15 por ciento de su peso corporal». Agregó: «Las neuronas dicen: 'Solo concéntrese en la comida'».

Los investigadores continúan sorprendidos por lo que están encontrando: capas de controles en el cerebro que aseguran que comer esté rigurosamente regulado. Y indicios de nuevas formas de desarrollar drogas para controlar la alimentación.

Amber Alhadeff descubrió una línea de evidencia, un neurocientífico en el Centro de Sensiones Monell Chemical y la Universidad de Pensilvania. Ella recientemente encontró Dos grupos separados de neuronas en el tronco encefálico que responden a los medicamentos de obesidad GLP-1.

Un grupo de neuronas señaló que los animales han tenido suficiente para comer. El otro grupo causó el equivalente al roedor de las náuseas. Las drogas de obesidad actuales golpean a ambos grupos de neuronas, informa, lo que puede ser un factor en los efectos secundarios que muchos sienten. Ella propone que sea posible desarrollar drogas que golpeen las neuronas de saciedad pero no las náuseas.

Alexander Nectow, de la Universidad de Columbia, tiene otro descubrimiento sorpresa. Identificó un grupo de neuronas En el tronco encefálico que regulan cuán grande se desea una comida, rastreando cada bocado de comida. «No sabemos cómo lo hacen», dijo.

«He estado estudiando esta región del tronco encefálico durante una década y media», dijo el Dr. Nectow, «pero cuando fuimos y usamos todas nuestras herramientas elegantes, encontramos esta población de neuronas que nunca habíamos estudiado».

Ahora pregunta si las neuronas podrían ser objetivos para una clase de drogas para perder peso que podrían eclipsar a los GLP-1.

«Eso sería realmente sorprendente», dijo el Dr. Nectow.