Mantelitumakkeen ja aivorungon välisen kolinergisen hermoradan in vivo optisen aktivaation vaikutukset ahmintasyömisen eläinmallissa

Ahmintahäiriö on epätyypillinen syömishäiriö, johon liittyy toistuvia ahmintakohtauksia, joiden aikana syödään hallitsemattomasti suuria määriä ruokaa, vaikka olo olisi jo epämiellyttävän täysi. Mantelitumake on ohimolohkon pohjukassa sijaitseva pelon ja tunteiden, mutta myös ruokahalun ei-homeostaattisen säätelyn, kannalta tärkeä rakenne. Mantelitumakkeen sentraalisen tumakkeen lateraalisen osan (CeL) solut säätelevät muun muassa ruoan palkitsevuutta ja tyydyttyneisyyden tunteen muodostumista ruokailun aikana. Suurin osa CeL:n kolinergisista hermoyhteyksistä on aivorungon pedunculopontisesta tegmentaalisesta tumakkeesta (PPT) projisoituvia hermoratoja. PPT:een kolinergisten hermopäätteiden in vivo optisen aktivaation on aikaisemmissa tutkimuksissa havaittu säätelevän opittua välttämiskäyttäytymistä, mutta optisen aktivaation vaikutusta ruoankulutukseen koe-eläimillä ei ole vielä tutkittu. Tämän pro gradu -tutkielman kokeellisen osan tavoite oli tutkia PPT:sta CeL:aan projisoituvan kolinergisen hermoradan in vivo optisen aktivaation vaikutusta ruoankulutukseen C57BL/6N -hiirillä. Optisen aktivaation vaikutusta tutkittiin sekä homeostaattiseen että ei-homeostaattiseen ruoankulutukseen. Ei-homeostaattisen ruoankulutuksen tutkimiseksi hiirille indusoitiin ahminnan kaltaista syömiskäyttäytymistä tarjoamalla hiirille rasvapitoista ruokaa viikoittain 24 tunnin jaksoissa. Tämän lisäksi tutkittiin ovatko optisen aktivaation vaikutukset kumottavissa asetyylikoliinireseptorien antagonistien mekamyyliamiinin tai skopolamiinin intraperitoneaalisella annostelulla. In vivo optisella aktivaatiolla ei havaittu olevan tilastollisesti merkitsevää vaikutusta ruoankulutukseen C57BL/6N -hiirillä. Tästä johtuen myöskään asetyylikoliinin antagonistien annostelun vaikutusta optisen aktivaation vaikutuksiin ei voitu arvioida. Tulokset viittaavat siihen, että PPT:een ja CeL:n välinen kolinerginen hermorata säätelee koe-eläimillä opittua välttämiskäyttäytymistä, mutta ei ruokahalua. Näin ollen on myös epätodennäköistä, että optisen aktivaation vaikutukset edellyttävät CeL:n proteiinikinaasi C deltaa ilmentäviä soluja. PPT:een kolinergisten hermosolujen vaikutus CeL:n toimintaa hermosolutasolla tulee kuitenkin varmistaa tarkemmissa jatkotutkimuksissa. Vaikka tutkimuksessa ei havaittu tilastollisesti merkitsevää vaikutusta, havaintoihin on kuitenkin suhtauduttava varauksella, sillä tutkimuksen toteuttamiseen liittyneet haasteet voivat rajoittaa havaittujen tuloksien luotettavuutta.

Binge-eating disorder is an atypical eating disorder characterized by recurrent binge episodes during which larger amounts of food are consumed in an uncontrollable manner until feeling uncomfortably full. Amygdala is a structure in the medial temporal lobe that is central to fear and emotions but also to non-homeostatic regulation of feeding. Cells in the lateral division of central amygdaloid nucleus (CeL) have been shown to modulate satiety signalling and the rewarding effects of food. Most of the cholinergic axons projecting from the brainstem pedunculopontine tegmental nucleus (PPT) almost exclusively innervate the CeL. In previous studies in vivo optical activation of this circuit has been shown to modulate aversive learning-related behaviour, but the effects of optical activation on food consumption have not yet been investigated. The aim of this thesis was to study the effects of in vivo photostimulation of the PPT–CeL pathway on food consumption in C57BL/6N mice. The effects of optical activation on both the homeostatic and non-homeostatic feeding were investigated. To study the effects on non-homeostatic feeding, weekly 24-hour intermittent access to palatable high-fat food was used to induce binge-like feeding behaviour. Additionally, mecamylamine and scopolamine were intraperitoneally administered to determine whether the effects of optical activation were reversible by the administration cholinergic antagonists. The study did not find a statistically significant effect on food consumption during in vivo optical activation. Due to the lack of effect on food consumption, the effect of cholinergic antagonists on optical activation could not be evaluated. The results suggest that optical activation of the PPT–CeL pathway modulates aversive learning-related behaviour but not food consumption in C57BL/6N mice. Thus, it is unlikely that the effects of optical activation involve the protein kinase C delta expressing cells in the CeL Effects of cholinergic PPT neurons on CeL function on the cellular level should be further addressed in more specific research designs. Even though the study found no statistically significant effect, the results should be interpreted cautiously because the challenges during the study might have negatively impacted the reliability of the results.