永不满足的饥饿和饱腹感的神经科学

不久前，大多数专家将人类小脑视为大脑区域，其主要工作只是协调肌肉运动.大多数 20 世纪的神经科学家并不认为小脑神经元参与非运动认知过程或奖励驱动的行为.但这种过时的“仅考虑运动功能"的小脑观点在过去二十年中得到了彻底的更新.

越来越多的新研究揭示了小脑与庞大的神经网络协同工作以优化全脑功能的先前未知的方式，并展示了我们所谓的“小脑"如何驱动各种无意识行为.

本周，由宾夕法尼亚大学 Nicholas Betley 领导的一个国际研究小组进行的一项研究揭示了小脑中特定神经元亚群如何发送与饥饿和饱腹感相关的信号，让我们知道何时停止进食.这些发现(Low 等人，2021 年)于 11 月 17 日发表在同行评审期刊 Nature 上.

第一作者 Aloysius Low 等人的发现和鉴定.称“小脑饱食网络"可能会导致新的干预措施，帮助人们减少饮食和减肥.

值得注意的是，Betley 实验室最近对这种饱腹感网络的鉴定受到了先前对 Prader-Willi 综合征患者研究的启发，这是一种遗传性疾病，其特点是食欲不振(即食欲过盛)和无法体验饱腹感——即使在进食后一顿丰盛的饭.

根据之前对 Prader-Willi 综合征的研究，Betley 和 Low 开始推测小脑可能在无法满足的饥饿中发挥着前所未有的作用.

因此，他们联系了哈佛医学院布莱根妇女医院的劳拉霍尔森，她拥有一组罕见的大约十年前的 fMRI 数据(霍尔森等人，2011 年)，用于跟踪普拉德大脑中的血流量-Willi 患者.

Holsen 之前的研究侧重于 Prader-Willi 综合征导致食欲亢进的神经机制，并着眼于“皮层下食物动机回路和前额叶抑制回路在进食前后对食物刺激做出反应时起作用."

然而，对这个 fMRI 数据的初步分析并没有仔细观察小脑，小脑隐藏在大脑皮层下方.令人惊讶的是，当 Betley 和 Low 仔细观察 fMRI 图像时，他们注意到了一些意想不到的事情.

发掘小脑的非运动功能常常让神经科学家措手不及

在新闻稿中，Bentley 描述了这一发现时刻和最初对他们所见所闻的怀疑:“小脑弹出，我们都看着这个，说，'这是真的吗?' [它] 令人兴奋.事实上，它非常令人兴奋，我认为它一定是错误的."

在初步观察之后，Betley 鼓励 Low 在老鼠身上进行一系列实验，看看他们对自己创造的“小脑饱腹感网络"的预感是否准确.在接下来的一年里，研究人员的发现使他们确信这个网络确实存在.

“令人惊讶的是，您仍然可以找到对我们以前从未涉及的基本生存行为很重要的大脑区域.而且这些大脑区域以稳健的方式很重要，"Betley 指出.

使用逆向翻译方法，Betley 的实验室能够识别并在功能上表征一个神经集合，该集合通过前深小脑核 (aDCN) 中的不同神经元子集促进饱食.

在小鼠中，研究人员发现激活 aDCN 神经元会侵入大脑腹侧纹状体中多巴胺驱动的“奖励途径".正如作者解释的那样，“我们发现 aDCN 活动通过增加纹状体多巴胺水平和减弱对后续食物消耗的阶段性多巴胺反应来终止食物摄入."

有趣的是，研究人员还发现，当他们激活小鼠的 aDCN 神经元时，当它们获得足够的卡路里时，它们会自动停止进食.但是，如果给它们提供热量密度较低的食物，老鼠会吃比正常情况更多的食物，以等于它们典型的卡路里摄入量. “这告诉我们，这只动物正在计算它摄入的卡路里数量，并在它认为已经吃饱时停下来，"Betley 解释说.

破解“小脑饱腹感网络"可能是一种通过触发饱腹感来抑制暴饮暴食的新方法

最新研究(2021 年)表明，小脑前部深小脑核中的神经元是直观调节份量和膳食大小的关键.精确定位使这些 aDCN 小脑神经元“打开"和“关闭"的非侵入性方法可能会改变游戏规则，帮助人们少吃东西而不会经常感到饥饿或渴望更多食物.

需要涉及人(而非小鼠)的临床研究来了解这种新发现的“小脑饱食网络"如何在人类中发挥作用. Betley 和他的同事即将对这个饱腹感网络进行的研究将为我们提供更多关于人类大脑如何调节永不满足的饥饿和饱腹感的细节.