Come il cervello impara ad amare il caffè amaro: il ruolo del segnale dopaminergico lento

• Il segnale dopaminergico lento si attiva dopo l’assunzione di nutrienti e potrebbe essere coinvolto nell’apprendimento delle preferenze alimentari.
• Nei topi, l’alterazione del circuito non impediva loro di mangiare, ma li privava della capacità di apprendere l’associazione tra un nuovo sapore e le calorie.
• Nei topi e negli esseri umani, la risposta era più intensa nella parte sinistra dell’amigdala basolaterale; la ragione di questa asimmetria è ancora sconosciuta.

Dall’amaro insolito a un sapore familiare

A molti il primo sorso di caffè nero sembra decisamente amaro, ma col tempo lo stesso sapore può diventare piacevole e desiderabile. Uno studio condotto da scienziati dell’Università della California a San Francisco propone una possibile spiegazione di questo cambiamento: il cervello impara ad associare il sapore a ciò che accade dopo aver mangiato. Non si tratta di una reazione immediata a una bevanda invitante, bensì di un circuito meno studiato, che trasmette al cervello informazioni provenienti dall’interno dell’organismo dopo che il cibo è stato ingerito.

Al centro dello studio c’è la dopamina, un messaggero chimico legato alla motivazione, alla ricompensa e all’apprendimento. I suoi segnali rapidi, che si manifestano nell’arco di pochi secondi, sono stati studiati molto più a fondo: per esempio, il cervello reagisce alla vista del cibo preferito. Gli autori si sono concentrati su un’altra modalità di funzionamento, più lenta. Secondo i loro dati, questo segnale risponde alle informazioni sulle conseguenze del cibo all’interno del corpo e può svilupparsi gradualmente, non solo nel momento in cui ci si trova davanti al cibo.

Il professore di fisiologia Zachary Knight, autore senior dello studio, collega questo meccanismo all’acquisizione delle preferenze gustative. Se col tempo il cervello associa il gusto del caffè all’effetto stimolante della caffeina, la bevanda può iniziare a sembrare più gradevole. Questa spiegazione riguarda il modo in cui il gradimento di un sapore può cambiare in base all’esperienza; non significa che gli scienziati abbiano individuato un’unica causa dell’amore per il caffè o dimostrato che questo processo sia uguale per tutti.

Un segnale lento dopo aver mangiato

Quando il cibo entra nel tratto digerente, sensori specializzati rilevano i nutrienti, tra cui zuccheri e grassi. Le informazioni sul loro arrivo vengono trasmesse al cervello, dove possono innescare una risposta dopaminergica graduale, che dura diversi minuti. Questa scala temporale distingue il percorso descritto dalle reazioni rapide agli stimoli esterni. Secondo i ricercatori, consente al cervello di tenere conto del valore nutritivo di ciò che è già stato mangiato, e non soltanto del sapore o dell’aspetto dell’alimento.

Per separare l’effetto dei nutrienti dalla sensazione del gusto, Knight e James Grove, all’epoca dottorando, somministravano le sostanze direttamente nello stomaco dei topi. Usavano acqua zuccherata oppure un liquido simile a un milkshake e monitoravano contemporaneamente l’attività della dopamina nel cervello. Questo approccio ha permesso di studiare l’assunzione di nutrienti senza il consueto processo di assaggio del cibo. Era importante per verificare se il segnale potesse essere generato in seguito al contenuto dello stomaco.

In risposta alla somministrazione di nutrienti, i ricercatori hanno rilevato un segnale dopaminergico forte e prolungato nell’amigdala basolaterale anteriore, una regione del cervello indicata con la sigla BLA. L’amigdala partecipa all’elaborazione delle emozioni e all’apprendimento, compresa la formazione di associazioni tra gli eventi e le loro conseguenze. La dopamina in quest’area era già nota, ma la sua funzione restava poco chiara. Il nuovo studio collega l’attività di questa regione all’apprendimento dei sapori che predicono una ricompensa nutrizionale.

Cosa hanno mostrato gli esperimenti e i dati sugli esseri umani

I ricercatori hanno poi verificato se il circuito individuato influenzasse l’apprendimento delle preferenze. Quando ne hanno interrotto il funzionamento nei topi, gli animali hanno continuato a mangiare normalmente, ma hanno smesso di imparare ad associare un sapore nuovo all’assunzione di calorie. Questa distinzione è importante: l’intervento non ha privato gli animali della capacità di consumare cibo, ma ha influito proprio sulla formazione dell’associazione tra il sapore e le sue conseguenze. Il risultato indica che il circuito ha un ruolo specifico nell’apprendimento, e non nell’atto stesso di mangiare.

In un altro esperimento, i topi hanno assaggiato un sapore che di per sé non conteneva calorie e i ricercatori hanno attivato artificialmente le fibre dopaminergiche nella BLA. In seguito, gli animali hanno iniziato a preferire quel sapore, benché non fornisse alcuna ricompensa nutritiva. La stimolazione ha quindi riprodotto il segnale che normalmente si attiva quando vengono assunte sostanze nutritive. Insieme all’esperimento che ha interrotto il funzionamento del circuito, questo risultato avvalora l’ipotesi che la dopamina partecipi all’apprendimento delle preferenze alimentari.

È stata condotta un’analisi separata sui dati di studi che hanno coinvolto persone. Dana Small dell’Università di Yale ha rianalizzato i risultati di uno studio PET precedente, a cui avevano partecipato 13 uomini. Avevano ricevuto un frappè oppure una bevanda priva di calorie. L’analisi ha mostrato che il rilascio di dopamina in risposta all’arrivo dei nutrienti è particolarmente marcato nella parte sinistra della BLA. Questi dati permettono di mettere a confronto il cervello umano con le osservazioni sui topi.

Amigdala sinistra e questioni irrisolte

Ulteriori informazioni provengono da uno studio distinto di Mark Tittgemeyer e colleghi: usando la risonanza magnetica funzionale, hanno esaminato 38 adulti dopo aver ingerito glucosio, uno zucchero semplice. Questo metodo rileva i cambiamenti dell’attività cerebrale associati al flusso sanguigno. Gli autori hanno riscontrato un andamento simile della risposta ai nutrienti. Tuttavia, i dati di imaging mostrano un’associazione con l’attività cerebrale e, da soli, non dimostrano che sia proprio questo percorso a modificare causalmente le preferenze nelle persone.

Un risultato particolarmente evidente è stata la differenza tra i due emisferi. Sia nei topi sia negli esseri umani, la risposta ai nutrienti era significativamente più forte nella BLA sinistra che nell’area corrispondente a destra. Questa asimmetria ha sorpreso Knight: ci si sarebbe aspettati che le reti responsabili di funzioni importanti come l’alimentazione fossero più simmetriche. I ricercatori non sanno ancora perché il lato sinistro mostri un’attività maggiore; il laboratorio di Knight sta studiando le possibili cause di questa differenza.

Lo studio chiarisce in che modo le informazioni provenienti dall’apparato digerente possano partecipare alle reazioni apprese al cibo e solleva la questione della possibilità di modificare l’attrattiva di singoli alimenti. Tra gli ambiti di interesse, gli autori citano i farmaci GLP-1, una classe di medicinali che imita un ormone prodotto naturalmente dall’organismo. Tuttavia, il materiale presentato non stabilisce in che modo questi farmaci siano collegati al percorso descritto né se siano in grado di modificare in modo mirato le preferenze alimentari. Le conseguenze pratiche e il meccanismo dell’asimmetria restano questioni aperte.

Fonte: ScienceDaily