关键要点

  • 加州大学洛杉矶分校研究人员的一项新研究首次在小鼠大脑的一部分中发现了寻找食物的细胞,这些细胞通常与恐慌有关,但与进食无关。
  • 激活这些细胞的选择性簇使小鼠开始“追逐”活的和非猎物的食物,并表现出对脂肪食物的渴望,以至于小鼠忍受足部冲击来获得它们,这是饱腹的小鼠通常不会做的事情。
  • 如果人类也携带这些细胞,那么这些发现可能有助于解决可以规避“如何吃,吃什么和何时吃”的正常饥饿压力的回路。

那些发现自己在吃完饱饭后不久就发现自己在冰箱里翻找零食的人可能有过度活跃的寻求食物的神经元,而不是过度活跃的食欲。

加州大学洛杉矶分校的心理学家在老鼠的大脑中发现了一个回路,使它们渴望食物并寻找食物,即使它们不饿。当受到刺激时,这簇细胞会促使小鼠大力觅食,并更喜欢巧克力等脂肪和令人愉悦的食物,而不是胡萝卜等更健康的食物。

人类拥有相同种类的细胞,如果在人类中得到证实,这一发现可能会为理解饮食失调提供新的方法。

这份发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的报告首次在小鼠脑干的一部分中发现了专门用于寻找食物的细胞,这些细胞通常与恐慌有关,但与进食无关。

“我们正在研究的这个区域被称为导水管周围灰色(PAG),它位于脑干中,这在进化史上非常古老,因此,它在人类和小鼠之间的功能相似,”通讯作者Avishek Adhikari说,加州大学洛杉矶分校心理学副教授。“虽然我们的发现令人惊讶,但寻找食物植根于大脑如此古老的部分是有道理的,因为觅食是所有动物都需要做的事情。

Adhikari研究了恐惧和焦虑如何帮助动物评估风险并最大限度地减少对威胁的暴露,他的团队在试图了解这个特定地点如何参与恐惧时发现了这一发现。

“整个PAG区域的激活会在小鼠和人类中引起剧烈的恐慌反应。但是,当我们选择性地只刺激这种称为vgat PAG细胞的特定PAG神经元簇时,它们并没有改变恐惧,而是引起觅食和进食,“Adhikari说。

研究人员将一种经过基因工程改造的病毒注射到小鼠大脑中,使脑细胞产生光敏蛋白。当激光通过光纤植入物照射到细胞上时,这种新蛋白质将光转化为细胞中的神经电活动。加州大学洛杉矶分校(UCLA)开发的微型显微镜固定在小鼠的头部,记录了细胞的神经活动。

当受到激光的刺激时,vgat PAG细胞会发射并踢动小鼠,使其对活的蟋蟀和非猎物食物进行热烈的追逐,即使它刚刚吃了一顿大餐。这种刺激还促使老鼠跟随不是食物的移动物体——比如乒乓球,尽管它没有试图吃掉它们——它还促使老鼠自信地探索其外壳中的一切。

“结果表明,以下行为更多地与匮乏有关,而不是与饥饿有关,”Adhikari说。“饥饿是令人厌恶的,这意味着如果可以的话,老鼠通常会避免感到饥饿。但他们寻找这些细胞的激活,表明该回路不会引起饥饿。相反,我们认为这种循环会导致对高回报、高热量食物的渴望。即使在没有饥饿的情况下,这些细胞也可以使小鼠吃更多的高热量食物。

饱腹的小鼠与激活的vgat PAG细胞非常渴望脂肪食物,它们愿意忍受脚部冲击来获得它们,这是饱腹小鼠通常不会做的事情。相反,当研究人员注射一种病毒时,这种病毒可以产生一种蛋白质,这种蛋白质在暴露于光线下会抑制细胞的活性,即使它们非常饥饿,小鼠的觅食量也会减少。

“当这个回路处于活动状态时,老鼠会在存在厌恶性直接后果的情况下表现出强迫性进食,并且在它不活跃时即使它们饿了也不会寻找食物。这个回路可以规避正常的饥饿压力,即如何吃,吃什么和什么时候吃,“加州大学洛杉矶分校的博士后研究员费尔南多·雷斯(Fernando Reis)说,他在论文中做了大部分实验,并提出了研究强迫性饮食的想法。“我们正在根据这些发现进行新的实验,并了解到这些细胞诱导小鼠吃脂肪和含糖食物,而不是蔬菜,这表明这种回路可能会增加垃圾食品的食用。

与小鼠一样,人类的脑干中也拥有vgat PAG细胞。可能是如果这个回路在一个人身上过度活跃,他们可能会在不饿的时候通过吃东西或渴望食物来获得更多的回报。相反,如果这个回路不够活跃,他们可能会减少与进食相关的乐趣,从而可能导致厌食症。如果在人类身上发现,食物寻求回路可能成为某些饮食失调的治疗靶点。

该研究得到了美国国家心理健康研究所,大脑与行为研究基金会和国家科学基金会的支持。