持续闻到食物,小鼠却吃得更少
较强、持续的食物气味可减少雄鼠摄食。研究发现,嗅球经腹侧下托通往下丘脑的兴奋性联系参与了这一变化。
闻到食物,常常让人期待开饭。但嗅觉对进食的影响未必只有一个方向。发表于 Nature Communications 的研究发现,在特定的持续食物气味环境中,雄性小鼠反而吃得更少。团队沿着神经信号追踪,找到嗅球、腹侧下托与下丘脑腹内侧核之间的一组联系,让气味与摄食调节在回路层面相遇。
持续食物气味减少摄食,需要相关嗅觉输入及腹侧下托—下丘脑联系;增强这组神经活动也能减少进食。气味强弱、持续时间和回路状态共同影响结果。
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气味的强弱与时间很关键
在研究中的禁食后取食情境里,持续接触较强饲料气味的小鼠,随后数小时的摄食量低于对照。两种非食物气味没有产生同样的下降;较弱或短暂的食物气味也未显示这一效果。它不是闻到一点食物味就会出现的普遍反应。
这种变化还能跨越食物种类:闻到普通饲料气味后,高脂食物的摄入也减少;高脂食物气味同样影响两类食物的摄入。连续多日观察时,气味组吃得较少,体重增长也受到抑制,说明结果不只局限于刚开始接触气味的那一刻。
来源:Liu Y et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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气味没有变成一顿额外的饭
团队考察了几种可能干扰结果的情况。小鼠对气味来源附近的地面探索时间没有明显增加,环境本身的差别也没有造成同样的摄食下降。嗅觉受损后,食物气味的作用消失,而没有气味条件下的原有摄食量相近。
气味并没有直接带来营养摄入,却能改变随后吃下多少食物。对于大脑而言,进食并非只听从身体内部的能量信号;环境中的食物线索,也能参与调节这项行为。接下来的问题,是哪些细胞把嗅觉信息带入摄食网络。
腹侧下托对食物气味更活跃
腹侧下托属于海马结构的一部分,与感觉、情境和动机相关区域广泛相连。持续食物气味后,这里的神经活动标记增强;所比较的非食物气味没有引发同样变化。通往下丘脑腹内侧核的下托细胞,在嗅探普通及高脂食物气味时也显示较强钙响应。
持续接触气味时,这组细胞的总体钙活动维持在较高水平;真正开始吃东西时,活动却有所降低。检测食物线索与实际摄入,出现了不同的细胞活动状态。这个动态差别,让下托看起来更像参与阶段转换的节点,而不是始终以同一种方式工作。
不同气味在常见嗅觉处理区域都能引起活动,腹侧下托却显示出更偏向食物的响应。这意味着,大脑既在检测“有气味”,也在把线索与行为意义联系起来。同样经过鼻子的信息,在后续网络中可以得到不同处理。
来源:Liu Y et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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下丘脑这一站决定摄食效果
腹侧下托的输出并不只到一个地方。通往下丘脑的细胞,还向外侧隔区及伏隔核壳部发出分支。提高这些下托细胞活动后,小鼠吃得较少;同时减少下丘脑接收输入的细胞的活动,摄食下降明显减弱,另两个分支的比较则没有同样效果。
面对持续食物气味时,减少下托—下丘脑相关活动,也能削弱气味引发的摄食下降。反过来增强这条投射,则足以减少进食。位置偏好及运动观察没有出现明显改变,使这项摄食结果与所测的回避或行动变化区分开来。
来源:Liu Y et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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嗅觉信息接入下托
继续向上游追踪,团队发现嗅球中的一组细胞连接到腹侧下托。细胞电活动支持这段输入具有直接的兴奋性作用,下托再把兴奋性信号传向下丘脑。气味于是通过一组相连的节点,与调节摄食的网络接通。
减少这组嗅球细胞的活动后,单次持续食物气味不再明显减少摄食,多日观察中的摄食及体重增长也高于气味对照组。原有摄食与体重却相近。上游信号受到改变时,气味引发的行为差别随之改变。
来源:Liu Y et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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同一感官线索,可以有不同结果
长期提高这组嗅球细胞的活动后,小鼠在普通及高脂饮食条件下都吃得较少,体重增长较低;高脂饮食组的脂肪量下降,瘦体重没有明显改变。这来自直接改变神经活动,与前面的气味环境观察相互补充。
研究来自成年雄鼠,尚未测定完整的气味浓度范围。它最清楚地说明:食物线索与进食的关系,会随信号持续方式和所调动的回路改变。嗅觉不仅帮助动物找到食物,也能参与决定吃下多少。
来源:Liu Y et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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