Eestlane võttis söömispiduri maha

Küllastumatu kärbes enne söömist. Foto: Erakogu

Kas on võimalik end sõna otseses mõttes lõhki süüa? Jah, kui sa oled äädikakärbes ja sul on välja lülitatud ajukeskus, mis ütleb, et nüüd aitab. Selle ajukeskuse tuvastas Ameerika Ühendriikides Californias õppinud noor Eesti teadlane Allan-Hermann Pool.

Eelmisel nädalal kõrgetasemelises teadusajakirjas Neuron ilmunud artiklis näitab Pool, et kärbeste söömiskäitumises mängivad võtmerolli vaid neli närvirakku. «Nende rakkude väljalülitamisel kaotavad katseloomad võime tunnetada ebameeldivaid maitseid või täiskõhutunnet ning muutuvad kontrollimatult aplaks,» ütleb teadlane. Kas samasugune mehhanism kontrollib toitumist ka inimeste ajus, vajab siiski veel uurimist.

«Meie töö kirjeldas äädikakärbse närvisüsteemis söömist kontrollivat ajukeskust, mis on vajalik, et suruda alla piiramatu ja valimatu söömistung,» räägib Pool, kes sai nüüd avaldamiseni jõudnud töö eest eelmise aasta lõpus neuroteaduste doktori kraadi mainekast California Ülikoolist Berkeleys.

Seejuures, väidavad Pool ja tema kolleegid, on loomadele vaikimisi omane just soov piiramatult ja valimatult süüa. Avastatud närvirakud on vajalikud selleks, et seda tungi vaos hoida, ning seetõttu on leitud neuronid pidevalt aktiivsed. Vaid siis, kui mujalt organismist tuleb signaal, mis ületab närvirakkude seatud lävendi, hakkab kärbes sööma.

Katseloomad, kellel Pool katsete käigus avastatud ajukeskuse välja lülitas, ei suutnudki söömist lõpetada.

«Tavalised kärbsed, kui neid on mõnda aega näljas või janus hoitud, sirutavad rõõmsalt suu välja ja joovad, kuni jõuavad küllastumusläveni,» kirjeldab teadlane läbiviidud katseid. «Küllastumusläve juures nad lõpetavad. Juhul kui kärbsele veel süüa või juua pakkuda, lükkab ta selle lausa jalgadega eemale.»

Ebameeldiv maitse ei sega

Pooli sõnul ei jõua isendid, kellel on ajukeskus välja lülitatud, kunagi küllastumusläveni. «Kui tavaline kärbes saab janu täis mõne sekundiga, siis pidurdava närvisignaalita kärbsed söövad oksendamiseni või vahel ka kõhu rebenemise ja lõhkemiseni. Kohe, kui kärbes joomise lõpetab, ta oksendab, ja vaatamata sellele, et on füüsiliselt pilgeni täis, püüab ta endiselt juua, kui võimalus avaneb,» kirjeldab teadlane.

«Nende katsete põhjal on näha, et teatud ajuregiooni tegevust otseselt manipuleerides võime küllastumuse täielikult ära kaotada,» lisab ta.

Ajupiirkonna täiendaval aktiveerimisel ilmnes vastupidine efekt. «Näljas või janus isendite küllastuskeskust aktiveerides on võimalik söömist ning joomist vähendada pea kahekordselt,» selgitab Pool. «Küllastuskeskuse aktiivsusest sõltub, kui palju ja kas nad üldse joovad.»

Sama ajukeskus näib reguleerivat ka seda, mida kärbes üldse sööb. Kui tavaliselt pakkus Pool kärbestele siniseks värvitud vett või suhkrulahust, siis katse ühes osas püüdis ta neile sisse sööta ebameeldiva maitsega vedelikku, et uurida, kuidas ajukeskus kontrollib maitsemeelest sõltuvat käitumist.

«Kui pakun kärbsele midagi ebameeldivat, näiteks kibedat ainet, siis tavatingimustes püüab ta seda vältida,» kirjeldab teadlane, näidates jutu kõrvale videoklippi, kus on näha neli korda järjest jalgadega kibedat lahust tõrjuvat kärbest. «Ta tõesti ei soovi sellega tegemist teha.»

Ent seejärel lasi Pool käiku uudse ja viimastel aastatel palju tähelepanu pälvinud meetodi nimetusega optogeneetika. «Selle abil saame reaalajas muuta otsust, kas kärbes soovib või ei soovi süüa,» ütleb teadlane.

Lähenemine on revolutsiooniline, kuna võimaldab elavas organismis närviimpulsse jooksvalt ning soovi järgi sisse-välja lülitada. Selleks on organismi viidud valgustundlik valk, mis aktiveerudes mõjutab närviraku aktiivsust.

Käivitumiseks vajab valk vaid valgusimpulssi, mis antakse laseriga. Kui impulss lõpeb, kaob ka valgu mõju ja närvirakk naaseb algsesse olekusse.

Seega, algul tõrjusid kärbsed kibeda aine eemale. Siis lülitas Pool laseri sisse, et küllastuskeskuse pidurid maha võtta.

«Kui pakun transgeensele kärbsele ebameeldiva maitsega aineid, siis joob kärbes meelsasti,» sõnastab teadlane tulemuse. Seejuures näitas ta, et kärbeste maitsemeel on säilinud ja efekti põhjustab söömispiduri puudumine.

Äädikakärbes kui pioneer

Pool ei julge praegu lubada, et tulevikus on meil olemas tablett, mis suudab inimestel analoogset ajukeskust mõjutada ning sellega meid vähem sööma panna.

«Kas ja kuidas meie leiud kärbses laienevad muudele organismidele, vajab veel täpsustamist,» tõdeb ta. «Hetkel uurime, mis on need geenid või hormoonid, mis mõjutavad selle ajukeskuse aktiivsust, et selgitada, kas imetajates mõjutavad söömiskäitumist samad protsessid.»

Kui algul arvati, et leitud ajukeskus reageerib seedeelundite saadetud hormoonidele, kui kõht saab täis, siis Pooli katsed näitasid, et nii see siiski pole. Pigem lülituvad maost tulevad signaalid sõltumatult toitumist juhtivasse neuronivõrgustikku ning leitud ajukeskus on selle võrgustiku üldine reguleerija.

Pooli selgitusel on tulemus oluline eelkõige mõistmisel, kuidas aju üldse käitumist juhib. «On üllatavalt vähe käitumisi, mille kohta me teame, kuidas närvisüsteem neid vahendab,» lausub teadlane, kes alustas oma uurimistööd soovist teada saada, kuidas ajuprotsessid kontrollivad lihtsaid motivatsioone, nagu nälg ja janu.

See eeldab arusaamist, mis laadi signaalidele ajurakud reageerivad, kuidas nad seda töötlevad ja kuhu edasi käsklusi saadavad, et tulemuseks oleks kindel käitumine, kõnealusel juhul näiteks otsus söömine lõpetada.

Selle ajukeskuse leidmiseks lülitas Pool süstemaatiliselt erinevaid ajukeskuseid välja ning uuris, kuidas see muudab kärbse toitumiskäitumist. Nende katsete käigus avastas teadlane kummaliselt käituvad kärbsed, kes õgisid sõltumata sellest, kui vastikult toit maitseb või kui palju eelnevalt oli söödud. Geneetilisi meetodeid kasutades tegi ta kindlaks, et selle valimatu söömistungi kutsus esile vaid nelja raku väljalülitamine kärbse kesknärvisüsteemis.

«Äädikakärbes on ilmselt esimene organism, mille puhul saame lähema aastakümne jooksul teada, millised on eri käitumiste närvivõrgud ning kuidas nende talitlus käitumisi vahendab,» sõnab Pool. «On ainult aja küsimus, kui hakkame katseloomadelt õpitu abil enda soove ja tahtmisi närvisüsteemiga mängides muutma.»