La scienza della fame spiegata

Sono passate 2 ore dalla colazione e sto iniziando a percepire quella familiare sensazione di fame, che mi porta a chiedermi: cosa ci rende affamati?

La fame serve uno scopo ovvio: ci dice che abbiamo bisogno di mangiare per mantenere il nostro corpo alimentato. Eppure la maggior parte di noi vive in un mondo dove il cibo è sempre presente e i pasti sono programmati intorno alle convenzioni sociali. Abbiamo davvero bisogno di un promemoria per fare colazione, pranzo e cena?

Apparentemente così. Mentre la nostra società può essersi evoluta per fornirci infinite opportunità di mangiare, i nostri corpi si preoccupano principalmente di mantenere la macchina ben oliata.

Questo significa che iniziamo a sentire la fame una volta che il nostro stomaco è vuoto. Tuttavia, l’avvistamento di un gustoso dolcetto di Halloween condiviso in ufficio può tentarci, anche se non abbiamo tecnicamente fame.

Questo perché i nostri cervelli sono alla ricerca di alimenti ricchi di energia, nel caso in cui abbiamo bisogno di andare senza più tardi.

E la parola chiave in questa frase è “cervello”, perché la nostra materia grigia è responsabile della fame.

Fame e stomaco vuoto

Dopo un pasto, il nostro tratto gastrointestinale si svuota lentamente spingendo il cibo attraverso lo stomaco e l’intestino tenue e crasso.

Contrazioni specializzate chiamate complesso motorio migrante (MMC) spazzano il cibo non digerito, un processo che dura circa 130 minuti. La fase finale del MMC è regolata da un ormone chiamato motilina. Le contrazioni controllate dalla motilina causano il brontolio del nostro stomaco e coincidono con i morsi della fame negli esseri umani.

Un altro ormone implicato nel controllo della fame è la grelina. Nei topi, la grelina attiva neuroni chiamati agouti-related peptide (AgRP) nella regione dell’ipotalamo del cervello, che ci dicono che abbiamo fame.

Questi neuroni sono il centro di controllo della fame. Quando i neuroni AgRP vengono accesi artificialmente nei topi, questi si rimpinzano di cibo.

Quindi, il nostro cervello raccoglie i messaggi dal nostro stomaco e ci dice che è il momento del prossimo pasto, che avviene circa 2 ore dopo aver mangiato. Ma questo non spiega l’irresistibile attrazione di un delizioso spuntino tra i pasti.

Spuntini attraenti e il cervello

Qui, dobbiamo distinguere tra la fame omeostatica, che è legata puramente al bilanciamento delle nostre riserve energetiche a breve termine, e la fame edonica, che si avvale di opportunità per raccogliere energia extra. La fame edonica è meno ben compresa della fame omeostatica.

Quando i nostri occhi rilevano qualcosa che ci è piaciuto mangiare in precedenza, il nostro cervello viene avvisato.

Se siamo pieni, potremmo prendere un rinvio. Tuttavia, il nostro cervello è cablato per evitare di rimanere a corto di energia. L’offerta di cibo extra può quindi annullare la nostra sensazione di pienezza e portarci ad afferrare quel gustoso snack dopo tutto.

Come ci sentiamo sul nostro pasto precedente può anche avere qualcosa a che fare con esso.

Notizie mediche oggi recentemente riportato su uno studio che ha dimostrato che i partecipanti che avevano l’impressione di aver mangiato una colazione più piccola hanno mangiato un pranzo più grande e più quotidiano calorie rispetto a quelli che pensavano di aver fatto una colazione più abbondante.

Fame e sovralimentazione

Così, il nostro cervello controlla la nostra fame in base a ciò che mangiamo, se sentiamo o meno che ciò che abbiamo mangiato è sufficiente a renderci pieni, e la disponibilità di calorie extra.

Questo sistema può aver funzionato quando gli esseri umani erano cacciatori-raccoglitori, ma al giorno d’oggi, contribuisce alla sovralimentazione e al costante aumento di obesità.

Mantenere una dieta e un peso sani può quindi essere una battaglia tra ciò che diciamo al nostro cervello e ciò che il nostro cervello ci dice. In questo spirito, ho deciso di optare per i più salutari dolcetti di Halloween.
La sete: Il nostro cervello ci dice quando smettere di bere

Quando il contenuto di acqua nel nostro sangue scende, i neuroni nel cervello ci dicono che abbiamo sete. Ma come facciamo a sapere quando è abbastanza?

Il contenuto di acqua nel nostro corpo è strettamente regolato. Disidratazione può portare a vertigini, delirio e incoscienza. Bere liquidi ripristina questo equilibrio o omeostasi.

Ma ci vuole tempo perché l’acqua viaggi dalla nostra bocca attraverso il corpo. Smettiamo di bere molto tempo prima che questo accada.

Se continuassimo a bere durante questo ritardo, saremmo a serio rischio di intossicazione da acqua, o avvelenamento da acqua, che è potenzialmente mortale.

Gli scienziati stanno cominciando a svelare i sofisticati meccanismi che ci impediscono di bere troppa acqua, e la risposta si trova nel cervello.

Cosa controlla la sete?

Il cervello circuito di controllo della sete è una piccola regione del proencefalo chiamata lamina terminalis (LT).

Una volta attivata la rete LT, diventiamo assetati. A studio pubblicato la scorsa settimana sulla rivista Scienza ha dimostrato che la sete crea una sensazione di disagio nei topi, che viene alleviata dal bere.

C’è un’altra cosa che scatena la sete: mangiare. Non appena iniziamo a mangiare, la nostra sete viene stimolata. Questo è noto come sete prandiale.

L’acqua è necessaria per digerire il cibo che mangiamo. Inoltre impedisce agli elettroliti presenti nel cibo di disturbare l’omeostasi, bilanciando i livelli di liquidi.

Perché smettiamo di bere?

Zachary A. Cavaliere, Ph.D. – del Dipartimento di Fisiologia dell’Università della California, San Francisco – e il suo team riportato nella rivista Natura che i neuroni nell’organo subfornico (SFO), che fa parte della LT, potrebbero essere al centro delle cose.

Gli autori spiegano che “molto comportamento normale del bere è anticipatorio in natura, significante che il cervello predice i cambiamenti imminenti nell’equilibrio fluido e regola il comportamento preventivamente.”

Per il loro studio, i ricercatori hanno usato topi e limitato il loro accesso all’acqua durante la notte. “Quando l’acqua è stata resa disponibile”, scrivono gli autori, “i topi hanno bevuto avidamente e, sorprendentemente, i neuroni [SFO] sono stati inibiti entro 1 min.”

Questo calo nella segnalazione neuronale è avvenuto molto più velocemente di quanto l’acqua sia stata in grado di raggiungere il sangue.

“Bere resetta i neuroni dell’OFS che promuovono la sete in un modo che anticipa il futuro ripristino dell’omeostasi”, aggiungono. Questo significa che il nostro cervello anticipa quanta acqua abbiamo bisogno di bere per ripristinare l’omeostasi.

Segnali dalla bocca al cervello

Quello che non è ancora chiaro è come il cervello sa quando stiamo bevendo liquidi. Un recente studio ha pubblicato sulla rivista Natura Neuroscienze ha puntato il dito sui recettori nella nostra bocca.

Il team – guidato da Yuki Oka, Ph.D., che è della Divisione di Biologia e Ingegneria Biologica presso il California Institute of Technology di Pasadena – ha dimostrato che l’acqua cambia l’equilibrio acido nella saliva, che attiva i recettori del gusto acido.

Quindi, qual è il modo migliore per placare la sete? Uno studio di Sanne Boesveldt, Ph.D. – della Divisione di Nutrizione Umana alla Wageningen University & Research nei Paesi Bassi – e il suo team, che sarà pubblicato nell’edizione di ottobre della rivista Fisiologia e Comportamento, si propone di rispondere a questa domanda.

Gli autori spiegano che le bevande fredde sono già note per essere più dissetante, come sono acido, aromatizzato e bevande gassate.

Nel loro studio, il team ha scoperto che i ghiaccioli freddi e aromatizzati erano significativamente più dissetanti dei liquidi freddi. Il sapore più efficace era il limone.

Così, mentre i giorni possono diventare più freddi con l’inizio dell’autunno nell’emisfero settentrionale, un ghiacciolo al limone potrebbe ancora essere una buona opzione la prossima volta che la sete chiama.
Ecco come il gusto ci tiene al sicuro

Dalle strabilianti avventure culinarie ai più semplici piaceri del cibo, senza il nostro senso del gusto, queste esperienze non sarebbero altro che nutrimento. Ma il gusto è molto più fondamentale; ci aiuta a distinguere l’amico dal nemico.

In biologia, è tutta una questione di sopravvivenza. Tanto che il senso del gusto, o gustativo, ci permette di differenziare i cibi nutrienti da quelli potenzialmente nocivi.

Secondo Charles S. Zuker, Ph.D. – professore di biochimica e biofisica molecolare presso l’Università di Columbia a New York City, NY – “La sopravvivenza di un organismo può dipendere dalla sua capacità di distinguere i gusti attraenti come il dolce da quelli avversi come l’acido e l’amaro.”

“Siamo nati per essere contrari ai sapori acidi o amari e attratti dalle cose dolci”, spiega Hojoon Lee, Ph.D., un membro di uno dei Prof. I team di ricerca di Zucker.

Quindi, come fa il nostro corpo a cogliere questi sapori potenzialmente dannosi tra la miriade di profili di sapori complessi?

Cinque gusti di base

Il costituenti chimici nel nostro cibo sono rilevati dai recettori del gusto sulla lingua. Il gusto dolce, per esempio, è trasmesso principalmente dagli zuccheri, ma anche da proteine e alcoli più complessi, che contengono costituenti dello zucchero.

Il gusto salato viene dai cristalli di sale nel cibo, e l’umami, o gusto salato, viene da glutammato, che si trova alimenti come alghe, salsa di soia, parmigiano e pomodori.

Il gusto acido deriva dagli acidi, come il succo di limone o l’aceto, ma può anche indicare cibo fermentato o in decomposizione. Il gusto amaro, invece, è più complesso, e ci sono diverse molecole che possono attivare i suoi recettori. Questa diversità è importante, perché l’amaro è il segnale di pericolo numero uno.

I sapori complessi che sperimentiamo quando mangiamo il cibo sono una combinazione dei cinque gusti, quindi sono possibili milioni di tali combinazioni.

Recettori per ogni gusto

Due tipi di cellule lavorano mano nella mano per permetterci di captare i segnali del gusto. La prima è la cellula recettore del gusto (TRC), e la seconda è il neurone gangliare che collega la TRC al cervello.

Esistono cinque diversi tipi di TRC: uno per ogni gusto. I recettori del gusto specializzati su queste cellule raccolgono i segnali del gusto nel nostro cibo. Un nuovo concorrente sul blocco è grasso, che alcuni scienziati ritengono rappresenti il sesto gusto.

Le TRC si trovano raggruppate insieme nelle papille gustative concentrate lungo i lati e la parte posteriore della lingua. Ogni papilla gustativa contiene da 10 a 50 TRC.

È interessante notare che le TRC hanno una durata di vita molto breve: l’intera popolazione è rinnovato ogni 1 o 3 settimane.

La ‘stretta di mano’ collega cellule e neuroni

Ogni volta che un TRC viene rinnovato, la connessione con un neurone del ganglio che codifica il gusto corrispondente deve essere ristabilita. Finora, questa biologia sofisticata ha lasciato perplessi gli scienziati.

Prof. Zucker e i suoi colleghi hanno recentemente identificato le molecole di segnalazione prodotte da TRCs che permettono ai neuroni gangliari corrispondenti di casa in e fare una connessione.

Nel loro studio, che è pubblicato sulla rivista Natura, mostrano che un gruppo di molecole chiamate semaforine sono coinvolte nel guidare la “stretta di mano” tra TRCs e neuroni corrispondenti.

Per mostrare come questo funziona, hanno acceso la molecola di segnalazione dolce in TRCs amaro in topi. Questo ha portato a un ricablaggio del sistema del gusto con neuroni dolci ora collegati a TRC amari.

Come risultato, i topi nel loro esperimento “non hanno evitato l’acqua amara”, spiega il Prof. Lee, poiché il loro cervello ha ricevuto segnali dolci a causa dell’interruttore.

Capire come funziona questo processo non solo fornisce indizi sulla biologia fondamentale, ma potrebbe anche aprire nuove strade di trattamento per coloro che vivono con la perdita del gusto.

Anche se il cibo ha trasceso dal semplice nutrimento ad un piacevole passatempo per molti, il nostro senso del gusto rimane la nostra prima linea di difesa contro gli alimenti velenosi.

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