美味しい味や腸の感覚？ラットを用いた新しい方法では、口腔感覚刺激と胃の膨満感が脳の活性化パターンを明瞭かつ重複して生成することが示されている

Good taste or gut feeling? A new method in rats shows oro-sensory stimulation and gastric distention generate distinct and overlapping brain activation patterns.

• Theresia J M Roelofs
• Mieneke C M Luijendijk
• Annette van der Toorn
• Guido Camps
• Paul A M Smeets
• Rick M Dijkhuizen
• Roger A H Adan

抄録

咀嚼は、胃膨満感や口腔感覚刺激などの様々な信号に影響される。本研究では、高磁場(9.4T)機能的磁気共鳴イメージング(fMRI)法を開発し、ブロックデザインパラダイムを用いた口腔感覚刺激と胃膨満がラットのエネルギーバランスの異なる状態下で脳の活性化にどのように影響を与えるかを調べた。ショ糖の試食を繰り返すと、腹側セグメント野と中隔にそれぞれ正と負のfMRI反応が誘導され、前島皮質と孤道の脳幹核（NTS）に徐々に神経活性化が誘導されることが、2レベル一般化線形モデルを用いた解析で明らかになった。これらのユニークな知見は、比較可能なヒトの実験結果と一致しており、今回初めてラットで同定され、種間比較が可能となった。胃の膨張は、島皮質とNTSを含む、より広範な脳の活性化を誘導した。我々の知見は、NTSが内臓情報と味覚の両方の処理に関与し、前島皮質が甘味の感覚信号の処理に関与していることを示したヒトの研究とほぼ一致している。胃の膨張とショ糖の試飲は、満腹感と甘味の報酬効果を反映している可能性があり、それによって満腹感につながる感覚信号の処理についてのより多くの洞察を与える、我々の知識に、これまでヒトでは検出されていない中脳辺縁領域での応答を誘導した。人間の神経画像データにこれらのデータの類似性は、アプローチのトランスレーショナルな価値を実証し、健康な人や摂食障害を持つ人の満腹感のプロセスの理解を深めるための新たな道を提供しています。

Satiation is influenced by a variety of signals including gastric distention and oro-sensory stimulation. Here we developed a high-field (9.4 T) functional magnetic resonance imaging (fMRI) protocol to test how oro-sensory stimulation and gastric distention, as induced with a block-design paradigm, affect brain activation under different states of energy balance in rats. Repeated tasting of sucrose induced positive and negative fMRI responses in the ventral tegmental area and septum, respectively, and gradual neural activation in the anterior insula and the brain stem nucleus of the solitary tract (NTS), as revealed using a two-level generalized linear model-based analysis. These unique findings align with comparable human experiments, and are now for the first time identified in rats, thereby allowing for comparison between species. Gastric distention induced more extensive brain activation, involving the insular cortex and NTS. Our findings are largely in line with human studies that have shown that the NTS is involved in processing both visceral information and taste, and anterior insula in processing sweet taste oro-sensory signals. Gastric distention and sucrose tasting induced responses in mesolimbic areas, to our knowledge not previously detected in humans, which may reflect the rewarding effects of a full stomach and sweet taste, thereby giving more insight into the processing of sensory signals leading to satiation. The similarities of these data to human neuroimaging data demonstrate the translational value of the approach and offer a new avenue to deepen our understanding of the process of satiation in healthy people and those with eating disorders.

© 2020 The Authors. International Journal of Eating Disorders published by Wiley Periodicals LLC.