Come il cervello controlla i comportamenti alimentari

Nel nostro cervello sono presenti circuiti ancestrali che controllano i nostri comportamenti alimentari, in particolare quando e quanto mangiamo. Si tratta del circuito della fame, del circuito del consumo e del circuito della sazietà (1).

Stare a dieta causa una costante attivazione del circuito della fame, il quale è associato ad emozioni negative, che a loro volta ci spingono a voler mangiare più cibo. Consumare cibi gradevoli al palato, ricchi di grassi e zuccheri, è il modo perfetto per attivare il sistema della ricompensa, il quale è legato al circuito del consumo, facilitando il fenomeno dell’overeating, ossia un eccesso nell’introduzione di cibo. Al tempo stesso consumare questo tipo di cibi va a “scavalcare” i segnali di sazietà.

Il circuito della fame

L’intero processo della ricerca di cibo parte dal circuito della fame, o per meglio dire dall’istinto di ricerca di cibo (food-seeking). Questa rete neurale si trova nel nucleo arcuato dell’ipotalamo, nella parte inferiore del cervello, posizionata in modo da aver accesso ai peptidi ed agli ormoni che attraversano la barriera emato-encefalica.

Qui entrano in gioco ormoni “famosi” come leptina, grelina, insulina ecc. Questi ormoni circolano costantemente nel sangue ed il compito del nucleo arcuato è quello di controllarne i livelli (2). Se non abbiamo mangiato nulla per tutto il giorno, i livelli di insulina risulteranno piuttosto bassi (dal momento che il pancreas non rilascia molta insulina in periodi di digiuno), ma i livelli di grelina, un ormone secreto dallo stomaco in risposta al digiuno, saranno alti.

Il nucleo arcuato, nello specifico i neuroni AGRP (agouti-related peptide) e POMC (pro-opiomelanocortina), risponderanno ai livelli dei differenti ormoni e peptidi. I neuroni AGRP si attivano quando rilevano segni di scarse riserve energetiche, iniziando una cascata di risposte che ci rendono attivi e ci motivano a ricercare cibo. Questo è il motivo per il quale risulta molto difficile stare seduti sul divano inermi quando si ha fame. Spiega anche perchè risulta molto più facile rimanere fedeli ad una dieta quando si hanno distrazioni durante la giornata o quando si è impegnati. L’attivazione di questo circuito corrisponde al classico senso di fame che si prova quando non si mangia da diverso tempo. Studi recenti (3) hanno inoltre scoperto che questi neuroni ricercatori di cibo sono anche responsabili delle sensazioni di spossatezza ed infelicità.

Dal punto di vista evoluzionistico, il cervello ha necessitato di un meccanismo che motivasse un animale ad alzarsi ed andare a cercare cibo, specialmente dal momento che uscire da una caverna rappresentava un pericolo. Questa sensazione poco piacevole di fame assicurava che l’animale uscisse alla ricerca di cibo invece di rimanere inerme a morire di fame nella sua tana.

La leptina, un ormone secreto dal tessuto adiposo, informa il nucleo arcuato ed altre aree del cervello delle condizioni delle riserve energetiche di grasso. Alti livelli di grasso corporeo significano molta leptina circolante, mentre bassi livelli di grasso significano bassi livelli di leptina, perciò si può dire che alti livelli di leptina stanno ad indicare alti livelli di riserve di energia (4). Alti livelli di leptina inoltre riducono l’attività dei neuroni ARGP ed attivano i neuroni POMC, abbassando il livello di fame e di conseguenza la voglia di ricercare cibo, aumentando al tempo stesso il tasso metabolico. Si tratta di un meccanismo evoluzionistico per mantenere il peso corporeo stabile: riserve energetiche sotto forma di grasso indicano la non necessità di trovare cibo.

Dal punto di vista pratico il cervello di un soggetto sovrappeso lo farà sentire meno affamato ed andrà ad aumentare la quantità di calorie bruciate a riposo, evitandogli di diventare ancora più grasso; al contrario, con le scorte energetiche basse, ad esempio durante una dieta, i bassi livelli di leptina andranno ad attivare in continuazione i neuroni AGRP, aumentando il senso di fame e motivando il soggetto ad alzarsi alla ricerca di cibo, riducendo però al tempo stesso la spesa energetica totale (5). Oltre un certo punto però l’aumentata produzione di leptina non riesce più a rallentare la sensazione di fame o aumentare il metabolismo, non a caso molto spesso l’obesità è accompagnata anche da una resistenza alla leptina, simile all’insulino resistenza (4, 6).

Il circuito del consumo

Questo circuito neurale si trova nell’area laterale dell’ipotalamo ed è strettamente connesso ai centri di ricompensa del cervello. Quando mangiamo, i neuroni nella zona ipotalamica laterale sono attivati e mandano segnali ai centri di ricompensa localizzati nel cervello, indicando che qualcosa di buono sta accadendo. Ovviamente più un cibo è gustoso, più elevata sarà la risposta, e questo accade specialmente con cibi alti in carboidrati e/o grassi come ad esempio pizza o gelato. Curiosamente, i dolcificanti artificiali come il sucralosio non attivano il sistema di ricompensa allo stesso modo dello zucchero.

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Il motivo principale per cui questi tipi di cibo attivano i centri di piacere del cervello è che vanno ad attivare i sistemi dopaminergico ed oppioide. Il consumo di cibo, specialmente se appetitoso, ha dimostrato capacità di miglioramento dell’umore, che è un’altra caratteristica data dall’attivazione dell’ipotalamo laterale e del sistema di ricompensa del cervello.

Il “problema” è che alimenti altamente calorici e palatabili attivano i centri di ricompensa in maniera molto più accentuata quando si è a dieta o affamati (7). Per questo motivo, più si è affamati più si apprezzerà quel biscotto tanto desiderato. Anche per questo quando ci si trova a dieta si è molto più spesso nella condizione di bramare quel particolare cibo tanto amato.

In breve, mangiare rilascia dei composti chimici che ci fanno sentire bene e felici, che è pure il motivo per cui spesso mangiamo quando siamo stressati o per sollevarci da emozioni negative (8, 9, 10, 11).

Il circuito della sazietà

Terminiamo di mangiare solamente quando si attiva il circuito della sazietà, che invia il segnale di stop. Questo circuito viene attivato dai feedback relativi al volume del cibo ed al contenuto calorico dello stesso. Diversi segnali indicano al rombencefalo (dove si trova il circuito della sazietà) lo stato attuale di disponibilità energetica (tramite il nervo vago). Tra questi segnali troviamo grelina, peptidi intestinali (PYY, CCK e GLP-1), insulina, amilina (un enzima che aiuta nella digestione delle proteine) e leptina.

Recentemente i ricercatori hanno scoperto esattamente cosa sono questi neuroni del circuito della sazietà, e prendono il nome di CGRP (Calcitonin Gene Related Peptide), i quali inviano il segnale di stop al circuito del consumo per indicare di smettere di mangiare. Senza questi neuroni non saremmo in grado di capire quando abbiamo raggiunto il volume e le calorie necessarie da assumere per smettere di mangiare (12).

I neuroni CGRP sono attivi anche quando abbiamo senso di nausea e vomito, e questo è il motivo per cui non abbiamo nessuna voglia di mangiare in situazioni simili. Un concetto correlato a questo è quello dell’avversione ad un particolare alimento che ci ha fatto stare male in passato, infatti questi neuroni ricordano quel sapore e lo associano con uno stato di malessere (13).

Esistono poi altri fattori che ottimizzano il grado di sazietà, come ad esempio la quantità di fibre ingerite, la ripartizione dei macronutrienti nel pasto, il contenuto di acqua nello stomaco, la composizione corporea ecc.

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In generale mangiare un pasto con alto contenuto di fibre, con un adeguato contenuto di acqua e macronutrienti ben bilanciati, consente di attivare il circuito della sazietà ed inviare i corretti segnali al cervello per non esagerare col cibo. Un pasto simile dovrebbe anche lasciare una sensazione di pienezza per ore, finchè subentrerà nuovamente il circuito della fame.

Conclusioni e take home message

Mettendo insieme le conoscenze relative ai sistemi che regolano i nostri comportamenti alimentari, possiamo riassumere che il metodo migliore per riuscire in una dieta o comunque per mantenere il peso corporeo consiste nell’evitare cibi altamente gratificanti che andrebbero a sovreccitare il sistema di ricompensa e superare i segnali di sazietà.

Stare a dieta e perdere peso è più facile se ci si concentra principalmente su cibi integrali, che sono in grado di attivare in maniera appropriata il circuito della sazietà, così da farci sentire pieni prima consumando meno calorie.

Al contrario, se si fatica a guadagnare peso, includere cibi altamente palatabili e densamente calorici potrebbe essere una soluzione per introdurre una maggiore quantità di calorie.

I circuiti del cervello lavorano in parallelo ai nostri obiettivi, quindi meno gratificante sarà la dieta, prima il circuito della sazietà manderà il segnale di stop: è più difficile ingrassare con pollo e broccoli che con pizza e gelato.

Riferimenti

  1. Three Pillars for the Neural Control of Appetite. Sternson e Eiselt 2017
  2. Cellular Warriors at the Battle of the Bulge. Marx 2003
  3. Neurons for hunger and thirst transmit a negative-valence teaching signal. Betley et al. 2015
  4. Leptin and Beyond: An Odyssey to the Central Control of Body Weight. Li 2011
  5. Role of Leptin in Energy Expenditure: The Hypothalamic Perspective. Pandit et al. 2017
  6. Obesity and Leptin Resistance: Distinguishing Cause From Effect. Myers Jr et al. 2010
  7. Fasting Biases Brain Reward Systems Towards High-Calorie Foods. Goldstone et al. 2009
  8. Feelings About Food: The Ventral Tegmental Area in Food Reward and Emotional Eating. Meye e Adan 2014
  9. The Psychobiology of Comfort Eating: Implications for Neuropharmacological Interventions. Gibson 2012
  10. Emotional Eating and Weight Regulation: A Qualitative Study of Compensatory Behaviors and Concerns. Frayn et al. 2018
  11. When food is more than nutrition: Understanding emotional eating and overconsumption. Kemp et al. 2013
  12. Parabrachial CGRP Neurons Control Meal Termination. Campos et al. 2016
  13. Parabrachial CGRP Neurons Establish and Sustain Aversive Taste Memories. Chen et al. 2018

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