科学家首次阐明进食行为全过程的精细神经调控-热头条

为什么小孩子总是不好好专注吃饭，而是边吃边玩？这种行为特征是否受到大脑的精准调控？一些看似简单的行为，背后往往有复杂的神经调控机制，深刻理解不同行为背后的神经学原理，有助于我们理解大脑的生物学基础。

北京时间3月15日晚11时，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所、深港脑科学创新研究院王立平团队在神经科学顶级期刊《神经元》发表的关于大脑精细调控进食行为全过程的最新研究成果，对这些问题进行了解答。

(资料图)

研究团队首次详细描述了动物进食与非进食行为循环出现的“片段化进食”行为特征，并阐明了下丘脑与脑干的三群神经元依次调控每次进食的“准备-发起-维持”行为序列的过程。

该研究有望为厌食症、肥胖症等疾病的研究和干预提供新的思路，为深入理解本能行为过程中的精细神经调控机制提供新的研究方法和理论框架。

深圳先进院研究员王立平为论文通讯作者，助理研究员刘清晴、高级工程师杨星、深圳先进院与香港城市大学联合培养博士生罗墨轩为论文共同第一作者。深圳先进院为第一单位。

“吃饭”行为不简单

对于人和动物而言，进食都是关乎生存的头等大事。物种在复杂多变的自然环境中，既要敏锐地发现食物线索，也要时刻提高警惕关注环境的变化。经过亿万年的进化，自然选择塑造出物种精妙的进食行为策略，并固化到了大脑保守的“古老”结构中。

由于研究手段的限制，过去，研究者们大多只用“吃了多少”（即进食量）这一指标作为研究进食行为的“秤”。如今，人类已发现大脑中数十个脑区的多种神经元都可以控制动物“吃得更多或更少”，但大脑各个脑区多类神经元之间是如何协同工作，确保进食行为全过程顺利进行，至今未可知。

王立平团队在实验中发现，小鼠的进食行为并不是简单地“吃饭吃到饱”。一整天没吃东西的小鼠，即使很饿，也无法持续专注地“好好吃饭”。与人类幼儿相似，它们在进食过程中也表现出了“边吃边玩”的特点。因此，对进食行为的科学描述，应该更加倾向于是一个“循环的行为序列”，而不仅仅是“进食量”这个单一变量。

刘清晴、杨星、罗墨轩等研究者首先建立了深度学习算法辅助的行为记录与分析系统，在此基础上对小鼠的进食行为进行了精准的描述，即小鼠的进食行为是片段化的，“靠近食物、进食、离开食物、探索环境”等一系列行为会循环出现。

“人类在固定的时间吃饭进食，是社会化训练的结果。家长常常希望孩子，专注地‘好好吃饭’，但幼儿在学习独立进食过程中，大多表现为‘边吃边玩’。事实上，出于社交或其他动机，成人在进食过程中也同样会不断关注周围环境，而不会一直专注在食物本身。”论文第一作者刘清晴解释道。

解析大脑对“吃饭”过程的精细调控

下丘脑弓状核中的刺鼠相关蛋白神经元（ARC^AgRP神经元）、外侧下丘脑的γ-氨基丁酸神经元（LH^GABA神经元）和背侧中缝核中的γ-氨基丁酸神经元（DR^GABA神经元）是三类已知的可以促进进食的神经元。

为了理清这些神经元在进食过程中的分工，研究团队通过分析这些神经元在进食过程中的神经（钙信号检测）反应模式发现，这三群神经元是依次激活，循环反应的。