由貝勒醫(yī)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的小組對小鼠進行的研究發(fā)現(xiàn)了一種以前未知的神經(jīng)回路，該回路被食物氣味激活并阻止動物進食，直至它們餓死。研究人員表示，需要進一步研究，以確定將基底前腦與下丘腦外側(cè)相連的同一回路也可能參與調(diào)節(jié)與尼古丁相關(guān)的食欲抑制，或推動食物厭惡行為，這可能是飲食失調(diào)的特征。

“我們認(rèn)為這項工作具有超越攝食行為和小鼠生理學(xué)的潛在影響，”神經(jīng)科學(xué)，分子和人類遺傳學(xué)副教授，貝勒的麥克奈爾學(xué)者Benjamin Arenkiel博士說。“這條賽道高度關(guān)注我們的大腦如何感知外部世界，并將這些信息傳遞給下丘腦，從而與生理學(xué)方面相關(guān)聯(lián)，如喂養(yǎng)，這與與許多神經(jīng)精神疾病相關(guān)的飲食失調(diào)有關(guān)。”Arenkiel也是其成員德克薩斯兒童醫(yī)院的Jan和Dan Duncan神經(jīng)學(xué)研究所。

Arenkiel及其同事在題為“ 感覺知覺通過興奮性基底前腦回路驅(qū)動食物避免 ”的論文中報告了他們在eLife中的發(fā)現(xiàn)。

作者解釋說，食欲是由身體的營養(yǎng)狀態(tài)，環(huán)境線索，情緒和獎勵途徑驅(qū)動的。食物的感官感知可以增加食欲，或者在腐爛或變質(zhì)食物的情況下，減少食欲和食物厭惡。他們指出：“感知信息與驅(qū)動或減少食欲的整合涉及先天和學(xué)習(xí)行為的復(fù)雜組合。”

在人類和嚙齒動物中，嗅覺或嗅覺，在喂養(yǎng)中起著關(guān)鍵的感官感知作用。無法聞到的個體表現(xiàn)出異常的食物感知和食欲變化。食物氣味也影響小鼠的攝食和新陳代謝。下丘腦在攝食行為和食欲方面起著關(guān)鍵作用，但是多感官信息，特別是食物的嗅覺感知如何傳遞到下丘腦中的相關(guān)神經(jīng)元尚不清楚。

Arenkeil實驗室的研究人員使用了一系列技術(shù)，包括體內(nèi)顯微內(nèi)窺鏡成像，來識別基底前腦(BF)中表達vGlut2(vGlut2 BF神經(jīng)元)的神經(jīng)元子集，這些神經(jīng)元被食物氣味特異性激活。“這非常有趣，因為我們知道嗅覺可以促進食欲，”Arenkeil實驗室的學(xué)生，該團隊發(fā)表論文的主要作者Jay M.Patel指出。“例如，在聞到甜點之后，即使你吃了一頓大餐，也可能想要吃它。或者相反，即使你非常饑餓，在嗅到被寵壞的菜后，你也不會吃它。

當(dāng)科學(xué)家們利用遺傳和病毒技術(shù)激活實驗小鼠基底前腦中的vGlut2 +神經(jīng)元時，他們發(fā)現(xiàn)動物的攝食行為發(fā)生了變化。他們停止了吃飯，并在幾周內(nèi)餓死了。四到五天內(nèi)體重減輕很明顯。作者寫道：“當(dāng)食物攝入停止時，實驗動物迅速失去其初始體重的30%，最終導(dǎo)致病毒注射后9-12天內(nèi)出現(xiàn)饑餓和死亡。” 一系列測試證實，體重減輕不是由于任何代謝功能障礙。垂體或循環(huán)甲狀腺激素或葡萄糖或胰島素水平無變化，實驗組和對照組瘦素水平無差異，因此瘦素信號傳導(dǎo)不參與體重減輕或食物攝入減少。BF神經(jīng)元刺激有效地指示他們停止進食。“他們甚至在饑餓時也沒有吃東西，我們發(fā)現(xiàn)這種情況非常顯著，因為動物被迫吃飯才能生存，”帕特爾說。

研究人員指出，鑒于食物氣味通常被認(rèn)為是陽性刺激，發(fā)現(xiàn)食物反應(yīng)性vGlut2 BF神經(jīng)元的激活關(guān)閉了攝食并導(dǎo)致饑餓是“有趣的”。進一步的實驗表明，vGlut2 +基底前腦神經(jīng)元對自然厭惡氣味的反應(yīng)比對食物或?qū)φ沾碳さ姆磻?yīng)更強，這引發(fā)了小鼠的食物避免行為。“似乎這些動物都害怕食物，”帕特爾繼續(xù)說道，“即使他們餓了，他們還是避開放置食物的地方。”

通過標(biāo)記神經(jīng)元，研究小組發(fā)現(xiàn)基底前腦vGlut2 +興奮性神經(jīng)元向下丘腦外側(cè)(LH)發(fā)出投射，在BF與下丘腦這個已知的喂養(yǎng)控制中心區(qū)域之間形成直接的功能性聯(lián)系。使用光遺傳學(xué)技術(shù)研究人員然后證明激活VGLUT2 BF在實驗動物的外側(cè)下丘腦神經(jīng)元突起具有作為激活VGLUT2相同的效果BF神經(jīng)元，觸發(fā)減少食物攝取和食物避免，即使在一段禁食后。

vGlut2 BF神經(jīng)元或其LH投射的光遺傳學(xué)刺激也引發(fā)了食物氣味的避免。作者寫道：“我們還發(fā)現(xiàn)，這些興奮性神經(jīng)元的一部分對與食物有關(guān)的氣味作出反應(yīng)，其中更大部分對與厭惡和/或腐敗的食物氣味相關(guān)的氣味作出反應(yīng)。” “總的來說，這些數(shù)據(jù)表明，由靶向激活vGlut2 BF神經(jīng)元或其對LH的投射引起的誘發(fā)性食欲減退可能歸因于特定于回路的食物避免。”

“我們已經(jīng)確定了由基底前腦中的vGlut2 +神經(jīng)元驅(qū)動的大腦回路，當(dāng)它活躍時抑制食欲，并在它不活動時刺激進食行為，”Patel說。“我們還確定，這個由只有幾千個參與感知外部世界的神經(jīng)元組成的電路與下丘腦調(diào)節(jié)的攝食行為相互聯(lián)系并超越它。”

研究人員表示，他們的數(shù)據(jù)進一步增加了越來越多的證據(jù)表明基底前腦是多種感覺刺激的關(guān)鍵整合者。“值得注意的是，這些發(fā)現(xiàn)揭示了一個以前未知的電路，它將基底前腦中的膽堿能信號傳導(dǎo)與進食行為，食欲抑制和食物避免聯(lián)系起來，”他們總結(jié)道。“將來，重要的是要發(fā)現(xiàn)這種電路在與尼古丁介導(dǎo)的食欲抑制，成癮和/或與飲食失調(diào)相關(guān)的學(xué)習(xí)食物厭惡相關(guān)的行為中的潛在功能。”