Пищевое поведение является результатом взаимодействия множества нейромедиаторов. В конце 20 века был выделен лептин – пептидный гормон, вырабатываемый жировой тканью и регулирующий энергетический обмен. При снижении жировых запасов также снижается циркуляция лептина в организме, соответственно, уровень лептина в организме повышается при повышении жировых запасов. Первые эксперименты на крысах показали, что инъекции лептина крысам, страдающим от ожирения, приводят к нормализации их веса. Данные эксперименты давали надежду на то, что скоро будут созданы медикаментозные способы лечения человеческого ожирения. Но позже выяснилось, что у страдающих ожирением людей и так высокий уровень данного гормона и дополнительное повышение его не приводит к снижению веса.
Лептин взаимодействует с нейронами дугообразного ядра гипоталамуса. Когда уровень лептина снижается, клетки дугообразного ядра начинают использовать нейропептид Y (NPY) для коммуникации с гипоталамическими центрами насыщения, вызывая тем самым чувство голода. Эксперименты доказали, что нейропептид Y напрямую вызывает чувство голода, а повышенная секреция приводит к ожирению. При блокировке NPY-рецепторов в гипоталамусе животные переставали есть. Кроме того, нейропептид Y понижает симпатический и повышает парасимпатический тонус, а также нарушает половую функцию. В дополнение к активации парасимпатической нервной системы и стимулирования пищевого поведения выброс NPY подавляет секрецию тиреотропного (TSH) и адренокортикотропного (ACTH) гормонов, которые влияют на метаболизм. Подавление секреции данных гормонов снижает расход энергии и позволяет организму сделать больше запасов в жировых хранилищах. Грелин – пептидный гормон, синтезируемый клетками в желудочно-кишечном тракте. Уровень грелина перед приемами пищи увеличивается, а после приемов пищи уменьшается. Считается, что он взаимно дополняет гормон лептин, производимый в жировой ткани, который вызывает насыщение, когда присутствует в более высоких концентрациях.
Некоторые нейроны в латеральной части гипоталамуса взаимодействуют с другим очень важным нейротрансмиттером – меланиноконцентрирующим гормоном (MCH). Этот гормон широко распространен в церебральном кортексе, и считается, что выполняет связующую роль между восприятием голода в гипоталамусе и высокофункциональным мотивированным пищевым поведением. В дополнение гормон орексин, который выделяется в латеральной части гипоталамуса, увеличивает потребление пищи. Повышенный уровень NPY и орексина наблюдается во время нехватки пищи. Когда уровень лептина поднимается, сигнализируя о достаточном сохранении энергии в жировых клетках, то уровень орексина и чувство голода снижаются. Орексиновые клетки также стимулируют грелином, что приводит к повышению чувства голода. Орексин также играет ключевую роль в поддержании функции бодрствования. Эндогенная нехватка орексинов приводит к нарколепсии – заболеванию, характеризующемуся нарушениями циклов сна – бодрствования. Орексины занимают центральное место в мезолимбическом и мезокортикальном путях (цепочках) в мозге, отвечающих за выработку мотивированного поведения и появление психологической зависимости. Известно о взаимодействии орексинных нейронов с областью ствола головного мозга, которая также отвечает за такие важнейшие функции, как дыхание и сердцебиение, а также эта область отвечает за нейронную пластичность, связанную с формированием зависимостей. Активация этой системы может возобновить поведение, направленное на получение удовольствия от наркотика через долгое время после прекращения его приема.