Forskare vid Trinity College Dublin har gjort en banbrytande upptäckte: hjärnan formar ”kalla minnen” som kan trigga ökad metabolism bara genom att förvänta sig kyla. Denna upptäckte kan revolutionera behandlingar för fetma och andra tillstånd genom att manipulera minnesdriven metabolism.
Kalla Minnen och Metabolism
En ny studie ledd av Professor Tomás Ryan visar att hjärnan bildar bestående minnen av kalla upplevelser och använder dem för att reglera metabolismen. Detta är den första studien som visar att hjärnan inte bara lagrar kalla relaterade minnen utan också använder dem för att påverka hur kroppen hanterar värme, en process som kallas termoreglering.
Fynden kan få betydande konsekvenser för utvecklingen av behandlingar för tillstånd som fetma och cancer, där störd metabolism eller termoreglering spelar en roll. Forskningen öppnar också nya vägar för att utforska hur minnet påverkar bredare aspekter av beteende och känslomässig bearbetning.
Klassisk Betingning och Minne
Idén om att upplevelser kan forma framtida reaktioner härrör från klassisk betingning, först beskrivits av fysiologen Ivan Pavlov 1897. Pavlov visade att djur kan lära sig att associera orelaterade stimuli med meningsfulla utfall, vilket triggar en fysiologisk respons.
I hjärnan lagras långtidsminnen som nätverk av sammanlänkade neuroner, kallade engram. Forskare identifierar alltmer engram för både abstrakta tankar och fysiska upplevelser, vilket tyder på att hjärnan håller detaljerade register över kroppens interaktioner med miljön.
Hypotes om Temperatorminnen
Forskarna bakom denna studie hypoteserade att hjärnan kan bilda engram för temperaturrepresentationer, som skulle hjälpa en organism att överleva vid förändrade temperaturer. För att identifiera dessa engram behövde de först testa om kalla minnen faktiskt kunde formas.
De fokuserade på metabolism som en första reaktion på kalla upplevelser, eftersom däggdjur ökar sin metabolism för att skapa värme i kroppen vid kalla miljöer genom en process som kallas adaptiv termogenes.
Muskler Tränas att Förutse och Reagera på Kyla
Dr. Andrea Muñoz Zamora, huvudförfattare till artikeln publicerad i Nature, lyckades träna möss att koppla en kall upplevelse av 4 °C med nya visuella signaler som endast fanns i bestämda kalla kontexter. Efter några dagar presenterades mössen för de visuella signalerna vid rumstemperatur. Forskningsteamet upptäckte att mössen uppreglerade sin metabolism för att inducera förutsägande termogenes när de ”förväntade” sig att miljön skulle vara kall.
Efter att ha bekräftat att möss kunde forma minnen av kalla upplevelser, grävde teamet djupare i hur detta hände i hjärnan. Genom att använda aktivitetberoende genmärkning kunde forskarna genetiskt märka engramceller som kodar för kalla minnen i hippocampus. När dessa engramceller stimulerades artificiellt (genom en teknik kallad optogenetik) ökade mössen sin metabolism för att generera värme. I ett omvänt experiment visade det sig att när kalla engramceller hämmades, kunde mössen inte uttrycka kalla minnen i respons till de betingade visuella signalerna.
Hjärnans Roll i Fett- och Värmereglering
Dr. Muñoz Zamora förklarar: “Vi upptäckte att när möss utsätts för kalla temperaturer, formar de minnen som gör att de kan upp-reglera sin metaboliska aktivitet när de förväntar sig kalla upplevelser i framtiden.”
Professor Lynch tillägger: “En stor del av denna lärda kontroll av kroppstemperaturen tycks bero på ökad aktivitet av brunt fett, vilket kan kontrolleras av innervering som har sitt ursprung i hjärnan. Vår hjärna lär sig från kroppens erfarenheter av kyla, men ger sedan feedback för att kontrollera hur våra fettceller reagerar på kyla.”
Dr. Aaron Douglas, som också är huvudförfattare på studien, säger: “Många kliniska tillstånd, från fetma till olika former av cancer, kan behandlas genom att manipulera termoregleringen genom brunt fett. I framtiden kommer det att vara viktigt att testa om manipulation av kalla minnen hos människor kan ge nya möjligheter för att förändra metabolismen i terapeutiska syften.”
Bredare Implikationer för Hjärna, Känslor och Beteende
Denna forskning öppnar många nya dörrar för vidare upptäcktsforskning samt utveckling av behandlingar. Att förstå hur representationer av kalla upplevelser påverkar bredare hjärnfunktioner, såsom känslor, beslutsfattande och socialt beteende, kommer ge insikter i den kroppsliga naturen av sinnet.
“De sofistikerade aspekterna av våra sinnen har utvecklats från mer grundläggande, kroppsliga representationer,” säger professor Ryan. “Att förstå hur dessa komponenter av vår hjärna påverkar vårt beteende i allmänhet är avgörande för att förstå våra känslor och vårt användande av minne.”
Denna integrerade forskning exemplifierar perfekt tvärvetenskaplig vetenskap där samarbeten mellan olika discipliner är avgörande.
REFERENSER
- “Cold memories control whole-body thermoregulatory responses” av Andrea Muñoz Zamora, Aaron Douglas, Paul B. Conway, Esteban Urrieta, Taylor Moniz, James D. O’Leary, Lydia Marks, Christine A. Denny, Clara Ortega-de San Luis, Lydia Lynch och Tomás J. Ryan, 23 april 2025, Nature. DOI: 10.1038/s41586-025-08902-6
