面对食物,控制不住你自己?科学家找出了能控制少吃的一群脑细胞
学术经纬 · 2019/04/01
洛克菲勒大学的神经科学家却在小鼠脑中的海马区找到一群神经细胞,面对食物的存在时,它们发送出的信号竟然是让动物少吃点。

本文转载自“学术经纬”。

对食物的渴求和记忆似乎是包括我们在内所有动物的本能。毕竟,寻找食物、摄入能量是生存之必需。因此,面对美食,控制不住自己的嘴,至少在进化上显得情有可原。

最近,洛克菲勒大学的神经科学家却在小鼠脑中的海马区找到一群神经细胞,面对食物的存在时,它们发送出的信号竟然是让动物少吃点。同时,激活这群神经元所在的脑回路还会让小鼠减少与食物有关的记忆。这项研究在线发表于权威学术期刊《Neuron》。


领衔这项工作的科学家之一Jeffrey Friedman教授长期致力于研究调节摄食和体重的分子机制,前不久我们刚刚报道过这支研究团队一项与减肥疗法有关的成果。此次的新研究成果似乎又能帮助我们在管住嘴的方向上更进一步。

我们的大脑很擅长记住食物在哪里出现过,尤其是饥肠辘辘时,常能唤醒美食地图的记忆。小鼠的大脑也是如此。研究人员把禁食一整晚的小鼠放入曾经提供过食物的环境中,小鼠们会在那个放过食物的角落流连忘返。哪怕曾经提供食物的时间只有非常短暂的5分钟,食物量也非常少,仍然足以给小鼠留下难忘的记忆。


▲小鼠回到以前出现过食物的环境,会在曾经放食物的角落待更长时间(图片来源:《Neuron》)

研究团队在小鼠的大脑中检查哪些神经元会在有食物出现时表现得活跃,发现在海马神经元中有一群表达多巴胺受体D2的神经元(hD2R)会在面对食物时被激活。

进一步经过实验设计,研究者发现,小鼠们即使没有真正吃到食物,只是看到食物(食物被研究人员装在了密封的玻璃罐子里),甚至只是闻到食物(食物被研究人员拿走了,杯子里空余食物的香气),感知食物存在的信息也会让海马区的这群神经元兴奋。

那么,感知食物存在会不会让这群神经细胞对进食这个行为产生影响呢?接着,研究人员利用了化学遗传学方法来调控神经元的电活动,验证小鼠的摄食行为有没有变化。

结果发现,抑制这群hD2R神经元的电活动时,小鼠胃口大开,摄入的食物变多;相反的,激活神经元让它们电活动增多时,小鼠吃得会比较克制。而且,无论是短到24小时内的急性处理还是长至数天的慢性处理,都显示hD2R神经元调控着小鼠的进食。


▲无论急性处理还是慢性处理,利用化学遗传学方法抑制hD2R神经元的活性会让小鼠吃得多,激活hD2R神经元则会让小鼠吃得少(图片来源:《Neuron》)

利用光遗传学调控hD2R神经元活性的实验结果同样证明了这一点。尽管我们不可能听到小鼠“少吃点吧”的内心独白,但活跃起来的hD2R神经元似乎在面对食物时传达着阻止进食的信息。

这项研究的第一作者Azevedo博士认为,“这些细胞在帮助动物避免暴饮暴食”。

鉴于海马区接受来自多个脑区的神经信号,研究团队还进一步通过病毒示踪的方法鉴定出了hD2R神经元接收的信息输入是来自外侧内嗅皮层(LEC)。此外,hD2R神经元的信息并没有直接输出到摄食中枢下丘脑,而是投射到了叫作内侧隔核(SA)的区域。当这条神经通路被激活,本来大吃特吃的饥饿小鼠明显减少了进食。而从LEC到海马D2R神经元到SA的神经通路也是科学家第一次找出感知食物和进食行为之间的高级调节环路。


▲本研究图示(图片来源:《Neuron》)

更有意思的是,这一脑回路还影响了动物对食物位置的记忆。当小鼠身处有食物存在的环境中时,科学家打开了激活神经环路的开关,使它们的hD2R细胞活跃起来。结果,等小鼠饿了以后回到同一环境时,它们不再回到曾经有食物的角落。换句话说,hD2R神经元的激活使它们失去了一些与食物相关的记忆!

“当我们发现与认知处理和记忆形成有关的脑区也会影响进食的行为,意味着我们有可能通过训练学会改变与食物的关系。”Azevedo博士说。

在食物极大富足的当代社会,对食物的执念或许会为某些人追求的健康与美造成一点阻碍。虽然对食物的暂时忘却可能不是小鼠想要的生活,但对于有些在美食面前想要控制自己的人来说,也许科学家发现的这条神经环路有着某些令人遐想的意义呢。

参考资料

[1] Estefania Azevedo et al., A Role of Drd2 Hippocampal Neurons in Context-Dependent Food Intake. Neuron. DOI: 10.1016/j.neuron.2019.03.011

[2] Scientists find brain mechanism that naturally combats overeating. Retrieved Mar. 29, 2019


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