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如果你发现很难坚持减肥饮食,霍华德休斯医学研究所anelia研究大学的科学家说你或许可以将此归咎于你大脑中的饥饿敏感细胞(称为AGRP神经元)。新的实验显示这些神经元是产生饥饿的不愉快感觉的原因,使你对零食无法抗拒。
与饥饿相关的负面情绪使你很难保持节食并减肥,这些神经元有助于解释这样的挣扎,Janelia的团队领导Scott Sternson说。在一个食物随手可得的环境中,这些难以忽视的信号可能看起来像个烦恼,但从进化的观点来看,他们是有意义的。早期的人类或动物在自然环境下,追求食物或水就意味着冒险进入一个危险的环境中,这可能需要一些鼓励。“我们怀疑这些神经元所做的就是是将成本强加给不应对你的生理需要,”他补充道。
AGRP神经元不直接驱使动物吃东西,而是教动物对存在的食物产生感官信号。“我们怀疑这些神经元是一个非常古老的动机系统,迫使动物来满足自己的生理需求。寻找食物的部分动机就是关闭这些神经元,“Sternson说,他的团队也证实有一组不同的神经元专门产生饥渴的不愉快感觉。2015年4月27日,Sternson和他的同事们在《自然》杂志上发表了他们的研究结果。
饥饿会影响体内几乎所有的细胞,有几种神经元致力于确保当能量存储较低时使动物吃东西。但是Sternson说,直到现在,科学家们已经了解到的关于这些神经元的知识还没有与我们已经知道的东西完全匹配:饥饿是不愉快的。
“早就有预测说,当你感觉饿或渴时,可能是神经元让你感觉不好。直观上看这是有意义的,但是看到的所有神经元似乎都有相反的效果,”他说。在早期的研究中,研究人员发现,促进进食的神经元也会提高与食物相关的积极情感,换句话说--毫不奇怪--饥饿使食物吃起来味道更好。
一些科学家已经开始怀疑自己的想法,关于大脑中的消极信号会激励饥饿可能是错的。但是他们关于这一系统的知识也不完整。AGRP神经元位于大脑中被称为下丘脑的监管区域,显然会参与摄食行为:当身体缺少能量时,AGRP神经元变得活跃,而当AGRP神经元活跃时,动物就会进食。但是还没有人研究出这些细胞应对动机产生的策略。
博士后研究员 Nicholas Betley 和研究生Zhen Fang Huang Cao开始用一系列行为实验解决这一问题。首先,他们给肥胖小鼠提供了两个口味的凝胶--草莓和橙子。两种凝胶中都不含有任何营养物质,但饥饿的老鼠把它们都吃了。然后,科学家们通过在动物摄食任何一种凝胶时切换AGRP神经元,操纵打开动物大脑中的饥饿信号。在后续的测试中,这些动物会避免与虚假的饥饿信号相关的味道。
在相反的实验中,当饥饿的动物食用了一个特定味道的凝胶时,科学家们关闭它们的AGRP神经元。动物们产生了一种口味选择的偏好,能使AGRP神经元沉默,暗示他们想关闭细胞的不愉快信号。在进一步的实验中,科学家们发现,小鼠还学着在自己的环境中寻找使AGRP神经元一直沉默的地方,避免那些使细胞活跃的地方。
接下来,博士后研究员Shengjin Xu使用小的移动显微镜来观察饥饿小鼠的大脑内部并监控AGRP神经元的活动。正如所料,小鼠细胞一直活跃,直到发现食物。Sternson说,令人惊讶的是,没有吃到食物的小鼠神经元一直安静着。相反,细胞停止了活动,直到动物看到食物,甚至是能预测食物的信号。动物摄食后它们的活动一直保持在低水平。
如果AGRP神经元的工作是使食物味道更好或如果他们直接控制个体的摄食行为,这两种可能性都是没有意义的,Sternson说。但为了鼓励进食,当动物进食时需要关掉消极信号。所以他们的影像学实验进一步支持了他们之前实验是得到的结论。
团队后来进行了类似的实验,操控了饥渴敏感神经元而不是AGRP神经元。这些神经元在被称为穹窿下器官(SFO)的大脑部分中,表现类似:动物避免到SFO神经元活跃的地方,这表明细胞生成了负面感觉。再次,研究结果符合日常经验:“有一个类似的饥渴动机特性,“Sternson说。“你希望他们结束。“尽管AGRP和 SFO神经元激励相似的行为,他们的目标非常明确:AGRP神经元只驱动动物吃,SFO神经元只驱动动物喝。最近由哥伦比亚大学霍华德·休斯医学研究所的研究员Charles Zuker 独立进行的工作也表明,SFO的回路调节渴的感觉。
在进一步的实验中,Sternson的研究小组将调查两组细胞之间的异同。此外,他的研究小组对了解更多关于如何干扰AGRP神经元的功能很感兴趣,而在未来,这可能使你下次节食时更容易减掉多余的体重。