在过去十年中，贝斯以色列女执事医疗中心 (BIDMC) 的研究人员一直希望能找到大脑深处，引发饥饿的那一类少量神经元，但迄今为止，这些细胞和细胞引发的令人不愉快的饥饿感如何精确驱动动物寻找和吃食物，其原理依然未知。

现如今，这一研究组终于为这个长期存在的问题找到了新的线索。BIDMC 内分泌科的 Bradford B. Lowell博士等人利用他们开发的基因工程小鼠模型，揭示了控制饥饿、行为和学习的神经元之间复杂的相互作用。

相关成果发表在Nature杂志上。

“我们的发现为这个重要问题提供了答案，即我们如何学习寻找和摄入食物，以及饥饿如何增强以获取食物为导向任务的学习，”Lowell说，“通过额外的工作，我们的发现最终可以揭示肥胖和神经性厌食症等饥饿障碍的问题所在。”

研究人员也在大脑下丘脑中发现了一类少量神经元：AgRp 饥饿神经元，这类神经元负责在无饮食一段时间后产生饥饿感。Lowell 及其同事使用 BIDMC 开发的小鼠模型来研究神经元的活动。这种已经发表了 100 多篇科学论文的小鼠模型允许研究人员打开和关闭 gRp 神经元，确定激活或灭活它们的原因，并将它们的连接映射到大脑的其他区域。

“使用这个模型，我们不久就发现这些神经元能被禁食，饥饿打开，而在最近喂食的小鼠身上人为地打开它们，会引发大量摄入食物，好像已经好几天没吃东西了，”文章一作Janet Berrios博士说。

此外，研究人员分析只要食物的存在或与食物存在相关的提示就会立即抑制神经元的活动，从而缓解令人不快的饥饿感。然而，如果短时间内不吃食物，神经元活动就会反弹，将饥饿感恢复到以前的水平。

在最新的研究中，该团队通过将光与获取食物相关联来训练工程小鼠识别食物线索，就像可以训练狗将橱柜打开的声音与获取饼干的声音联系起来一样。多亏了基因工程小鼠，科学家们观察到了不同程度的饥饿和食物线索的存在如何影响 AgRp 神经元。

正如他们所料，他们观察到禁食会激活 AgRp 神经元，而环境中的食物线索通过大脑其他地方的神经元网络可以抑制 AgRp 活动。但值得注意的是，当团队封锁这个网络时，它会导致小鼠很难学习一项任务，在这项任务中，与食物相关的感官线索被用来指导食物的获取。

据此，研究人员认为禁食或无法获取食物会激活 AgRp 神经元和饥饿感，从而导致不愉快或厌恶的感觉。当环境中的食物线索抑制 AgRp 活动时，它也会抑制厌恶感，这反过来又作为一种足够强大的奖励来增强学习。

“就好像这些有益的、与感官线索相关的令人不快的 AgRp 神经元活动下降将小鼠推向与获取食物相关的环境线索和任务，”Lowell 说，他指出口渴可能以相同的方式起作用，尽管通过不同的专门设置的神经元。

“这个想法的一个明显含义是它解释了为什么节食如此困难：节食者总是被这种厌恶的感觉所困扰。所以，简而言之，我们吃喝似乎是因为我们已经了解到这会减少这些神经元的激活，以及由此产生的不良情绪。”

（生物通）

原文链接：

http://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03729-3

Food cue regulation of AGRp hunger neurons guides learning