外侧缰核的另一项工作:参与体温调节
增强外侧缰核兴奋性神经元活动可升高小鼠体温,减少活动则降低体温。视前区通往缰核的抑制性输入,也参与了这组温度变化。
天冷时,小鼠需要调动身体的产热能力,维持内部温度。大脑怎样参与这一过程?发表于 iScience 的研究将目光从常见的下丘脑体温调节区域,转向外侧缰核。这个与情绪、动机等功能相关的区域,也能通过神经活动变化影响体温,并与视前区的抑制性输入联系起来。
外侧缰核兴奋性神经元活动参与升温及冷环境中的体温维持;增强外侧视前区通往缰核的 GABA 输入可降低体温,局部受体阻断后降温效应减弱。
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冷热环境都能调动外侧缰核
外侧缰核位于下丘脑之外,却与多个调节行为和身体状态的脑区相连。研究首先发现,在较冷和较热环境中,这里的活动标记都比温度中性的对照条件增强。冷环境的变化较明显,热环境也有显著增加,提示它对不同温度状态都有响应。
活动标记告诉研究者这个区域被调动了,但参与温度变化的方向,还需要从细胞活动与体温之间的关系寻找。团队因此进一步改变外侧缰核兴奋性神经元的活动,观察身体温度是否随之改变。
来源:Wang X et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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增强活动升温,减少活动降温
维持体温需要协调热量的产生与散失。小鼠的棕色脂肪参与产热,尾部则与身体散热有关。团队因此同时观察核心温度、棕色脂肪区域与尾部温度,寻找脑内活动变化在身体不同部位留下的响应。
增强这组神经元活动后,小鼠核心体温升高;减少其活动,体温则下降。两种不同干预方式给出了相同方向的结果。所测运动活动没有明显改变,体温差别并未伴随普遍的运动量变化。
红外图像中的棕色脂肪区域温度也随之升降,尾部温度却没有显著改变。棕色脂肪是参与产热的组织,这组读出把脑内神经变化与身体产热相关区域联系起来。体温调节不只是一项脑内计算,也体现在身体不同部位的响应中。
来源:Wang X et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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功能减弱后,体温更难维持
要理解这一作用,冷环境提供了更具体的情境。去除部分外侧缰核相关神经元,或减少其活动后,小鼠在冷环境中的体温下降更多。这两种结果相互呼应,说明正常的外侧缰核功能参与了抵御寒冷时的体温维持。
热环境下的表现不同:两组体温都逐渐升高,却没有显著组间差别。外侧缰核虽然会对热环境产生活动标记响应,其功能减弱并未在这项观察中造成同样的温度分离。参与程度与实际环境条件有关。
来源:Wang X et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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另一处温度响应,连接到缰核
外侧视前区是体温调节网络的重要部分,它向外侧缰核发出 GABA 相关输入。原图显示,其活动标记在热环境中较强,在冷环境中也有增加。两个区域对温度都有响应,但不同条件下的响应程度并不相同。
组织与示踪观察把这组输入定位得更具体:热环境中活跃的视前区 GABA 细胞,可向缰核投射;冷环境中活跃的缰核兴奋性细胞附近,也能看到来自视前区的纤维。这些联系让团队进一步考察输入是否能改变下游活动。
来源:Wang X et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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增强这组输入,体温下降
提高外侧视前区 GABA 神经元活动时,下游外侧缰核的群体钙响应与活动标记减弱。进一步增强这些细胞在缰核的末梢活动,小鼠体温下降,运动活动仍相近。上游输入、下游响应与身体变化,由此接在一起。
在外侧缰核减少 GABA 受体作用后,同样的输入增强不再出现明显降温。这个结果支持抑制性信号参与温度效应:视前区输入减弱缰核活动,进而改变了正常条件下的体温表现。
来源:Wang X et al. · iScience · CC BY-NC-ND
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体温调节包含下丘脑之外的节点
外侧缰核常因其情绪与动机功能受到关注,这项研究展示了它参与身体温度的另一面。它的活动能够影响核心体温,功能减弱时冷环境中的体温维持受损,同时还能接收视前区的抑制性调节。多个脑区共同参与,才构成身体状态的调节网络。
研究采用年轻成年小鼠,关注生理条件下的温度变化,并未测试情绪性高温模型。最直接的发现,是传统体温调节区域之外的神经节点,可以与产热相关身体响应相连。行为与情绪网络中的区域,也参与着维持身体内部环境的工作。