明明吃饱了,为什么还在吃吃吃?


来源丨浙江大学学术委员会 

撰文 | 周炜


饱餐一顿的小鼠在笼子里昏昏欲睡,这时,深入它大脑的一根光纤亮了,在黄光的“刺激”下,小鼠像是立刻恢复了食欲,又开始大吃起来。


这一幕发生在浙江大学医学院的实验室里,神经科学家汪浩教授在小鼠的大脑中发现一组神经元,它能够像开关一样,调控动物“吃或不吃”的摄食行为


7月16日,最新一期的Cell Reports杂志上,汪浩介绍了他们的研究进展:这个新的摄食“开关”位于中脑的中央导水管灰区域(PAG),是一群具有抑制功能的GABA能神经元。在论文中,研究团队具体展示了这个“开关”显著而精准的调控作用:




图:小鼠的PAG区域和GABA神经元示意图


实验一,吃饱了继续吃吃吃科学家将一根光纤插到小鼠中央导水管灰区域的GABA能神经元,通过光遗传学技术,人们可以在外部用光线来控制神经元的兴奋或抑制。按照常理,吃饱了的小鼠应该无心进食,但是,一旦科学家抑制这群GABA能神经元,小鼠就迅速启动觅食、进食,完全忘了自己刚刚饱餐一顿,仍然对食物充满热情。


视频:黄光抑制中央导水管灰质区的GABA能神经元可以促使饱食小鼠产生进食行为


实验二,饿昏了也不想吃。一组饿了24小时的小鼠参加了实验,在正常状态下,饥饿的小鼠开始穷凶极恶地狼吞虎咽,仿佛身体的每一个细胞都写满了对食物的渴求。可是,当科学家激活这组GABA能神经元,情况发生了反转:即使饥肠辘辘,或许快要饿晕了,仍然对食物无动于衷,不闻不问,甚至在光刺激的时候毫不犹豫地放下嘴边的食物。


视频:蓝光兴奋中央导水管灰质区的GABA能神经元可以打断饿了24小时小鼠的进食行为


“这告诉我们,这群抑制性GABA能神经元在摄食行为调控中起到十分重要的作用。”汪浩说,摄食行为是许多科学家关心的问题,随着社会的发展,富含高卡路里的食物价格越来越低廉,肥胖人群不断增多,科学家迫切想知道大脑是如何控制摄食行为,以便更好应对肥胖、厌食症与摄食有关的健康问题。


但吃的问题相当复杂,不同的大脑区域调控摄食行为的各个环节,彼此交错,当前科学界还没有完全弄清楚全部状况。“比如为什么要吃,”汪浩说,“饿与馋,就是两种不同的动机前者是寻找能量;后者是寻找快乐。这两套动机系统是不一样的。”


科学界多年的研究曾表明,下丘脑是我们摄食行为的中枢,包括外侧下丘脑和弓状核里的agouti-related peptide (AgRP)阳性神经元。这两个脑区的神经元可以感知到机体对能量的需要,从而促使生物去寻找并消耗食物。然而,关于下丘脑是通过它们哪些下游核团促进摄食行为完成的目前仍不清楚。


 “我们认为,在与‘饿’相关的摄食行为中,我们新发现的这组中央导水管灰质的GABA能神经元就是下丘脑的下游核团。”汪浩说,也就是说,当位于上游的下丘脑感受到“饿了”,会将信号投射给中央导水管灰质的GABA能神经元, GABA能神经元则进一步促成摄食行为的完成。


体钙成像的结果显示,当饿了24小时的小鼠去觅食和进食时,中央导水管灰质的GABA能神经元活会被持续的抑制,“那可能就是它们正在持续地传递‘吃吃吃’的信号。”汪浩说。此外,课题组连续5天抑制这群GABA能神经元时,小鼠不仅仅进食量显著增加,它们的体重也比对照组重了大约10%。“


一直以来,中脑的中央导水管灰质区都被认为是与恐惧和感受疼痛有关汪浩团队的研究,向人们揭示了这一脑区与摄食直接相关。“这是否可以解释,恐惧与饥饿之间的某种联系?”汪浩猜测,“例如在极端饥饿的情况下,动物有可能会冒极大的危险去获取食物。”


汪浩认为,这项研究有助于人类进一步认识摄食机制,并为研发肥胖药物等方面提供启示。


本文转载自“浙江大学学术委员会”


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