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Neuron:你为什么会化悲愤为食欲?

2017/03/27 来源:生物探索
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导读
为什么情绪会影响我们的食欲?近日,一向发表于Neuron上的研究发现,参与情绪反应的杏仁核也能够调控食欲行为相关的神经通路。


压力会对我们的胃口和饮食习惯造成严重影响。利用小鼠模型,一项新研究探究了大脑如何控制食欲,以及食欲与积极和消极情绪之间的联系。

压力可以通过几种方式影响我们的食欲。短时间的压力会抑制我们的胃口,但长期压力却会促进我们对食物的渴望,同时引起体重增加。使用小鼠模型,一项新研究探索了压力饮食背后的神经科学。杏仁核中的两个相反的环路,能够促进或抑制食欲行为,同时也驱动对恐惧刺激做出响应。这项研究由马萨诸塞州剑桥市Tonegawa实验室的科学家进行。该实验室由Susumu Tonegawa领导,隶属于日本RIKEN与麻省理工学院的联合工作的RIKEN-MIT神经循环遗传学中心。这项研究结果于3月22日发表在Neuron杂志上。

大脑杏仁核的功能

杏仁核——附着在海马末端的一个小的杏仁形状的区域,是大脑的情绪控制中心。杏仁核是产生情绪,识别情绪和调节情绪,控制学习和记忆的脑部组织。由杏仁核控制的情绪似乎大多与生存息息相关。当我们遇到危险时,杏仁核会产生“战斗或逃跑”(fight-or-flight)的反应,但当我们遇到无助的孩子,潜在性伴侣或食物时,它又会触发其他的情绪反应。

此外,杏仁核还参与了记忆。这个微小的结构结合了多个脑区的信号输入,将感觉与记忆结合在一起,创造出奖赏事件中令人愉快的回忆,或创伤性事件中令人悲伤的回忆。

Tonegawa及其同事的新研究表明,杏仁核中两个相反的通路能够促进或抑制食欲,同时也能对恐惧刺激做出响应。研究人员观察到,杏仁核通过一种“推拉”(push-pull)的方式控制对积极或消极刺激的反应。

在这项新的研究中,科学家们利用光遗传学来探索中央杏仁核中七种遗传学上不同类型的神经元之间的相互作用,并确定了跨越杏仁核基底外侧和中央区域的神经回路(杏仁核分为两部,包括基底外侧核群和皮质内侧群,中央杏仁核属于皮质内侧核群。),这也揭示了这些边缘系统中的投射与促进或抑制运动的皮层-纹状体环路非常相似。


图片来源:参考文献

“正”和“负”神经元促进或抑制食欲

通常情况下,人们对中央杏仁核的研究主要集中在负面行为中。Tonegawa 表示,“我们的数据表明,中央杏仁核的主要功能是奖赏相关的行为,而不是以前许多研究所相信的恐惧相关的行为。”

在新研究中,Tonegawa及其同事发现,先前确定的基底外侧杏仁核中对正面和负面刺激响应的神经元也投射到杏仁核的另外三个中央区域。研究人员发现,中央杏仁核中的这些不同神经元之间的交流促进或抑制了小鼠的奖赏相关行为。

此外,研究发现这七种神经元类型也具有不同的激活模式以响应相反的食欲或者威胁刺激。研究人员测试了食欲和威胁刺激,例如给小鼠充足食物或剥夺食物,给予电足击或无电击。

在科学家以前的研究中被称为“正面”和“负面”的神经元现在被证明可以调节促进或抑制食欲行为通路。这些神经元的分别表达Ppp1r1b和Rpso2基因。

此外,科学家确定了调节行为的其他神经元的遗传表达。发现Prkcd基因在控制防御行为方面起关键作用。这些神经元用于启动或终止对电击的反应。而另外一种亚型,中央杏仁核中表达Drd1的神经元在摄食和饮水中也发挥了至关重要的作用。

在这项研究中,基底外侧-中央杏仁核通路在结构上显示出与皮质-纹状体类似的环路。此外,研究发现相同的遗传标记在杏仁核的相反的环路上工作。

这进一步表明大脑的不同部分能够以类似的方式组织。虽然杏仁核参与了恐惧和防御性反应,但这项研究标明,食欲行为也是由相同的环路驱动的,证明了大脑中的正负情绪与奖赏之间的对抗性相互作用。

参考资料:

Basolateral to Central Amygdala Neural Circuits for Appetitive Behaviors

Appetite-controlling brain circuits in mice may explainstress eating

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