《自然》:“贴秋膘”的科学依据!

恒温动物比冷血动物有更强的适应性优势,但是与此对应的,能量消耗也更多,需要根据温度变化调整能量摄入。

换句话说,包括人类在内,哺乳动物在寒冷时需要更多的食物。

再换句话说,秋天快到了,差不多到长秋膘的时间了。

天冷吃得多大概是很多人的日常生活共识,但寒冷刺激诱导觅食行为的神经学基础却仍然悬而未决。

在近日出版的《自然》杂志中,来自美国斯克利普斯研究所的叶立教授及其研究团队发现了与寒冷诱导觅食行为的关键大脑区域,即位于丘脑中线核群的剑状核

长期寒冷条件下的持续高热量输出会使剑状核激活,小鼠从“节能状态”切换至“觅食状态”,抑制剑状核神经元活性也就抑制了觅食行为。这是恒温动物维持能量稳态的重要神经机制

《自然》:“贴秋膘”的科学依据!

不得不说,啮齿动物是研究温度和能量消耗之间关系的绝佳模型。就说实验室小鼠,在寒冷条件下(4℃)的食物摄入量增加了一倍,能量消耗的60%都用来产热,属于是产热、能量消耗和食物摄入等要素俱全。

在这次的研究中,研究人员将小鼠的生活环境从23℃调整为4℃,通过测量氧气和二氧化碳来计算能量消耗。结果显示,环境温度下降和食物摄入量增加之间存在一定的延迟,温度快速下降并不会立即诱导小鼠的觅食行为。而随着在寒冷环境中的时间延长(冷暴露后5-6小时开始),食物摄入和能量消耗的相关性越来越强,研究人员将这一时间定义为冷诱导能量补偿(CIEC)的开始。

另外,很微妙的是,尽管CIEC下小鼠食物摄入量增加,但是并没有表现出非常积极的觅食行为,而是保持不动。

研究人员由此猜想,小鼠在寒冷环境下并不是单纯的食欲增加,而是在保存能量(保持不动)和补充能量(积极觅食)之间寻找平衡。

《自然》:“贴秋膘”的科学依据!

小鼠能量消耗(绿色)和食物摄入(黑色)

通过对比4℃和30℃时小鼠的神经元活动,研究人员发现,寒冷条件下皮质活跃神经元减少,但是下丘脑腹侧中线丘脑区域(vMT)表现出活性增加。进一步实验表明,与温度急速下降对比,只有长时间暴露于寒冷环境(5小时)才会诱导vMT、尤其是剑状核区域神经元活跃信号增加。也就是说,剑状核活化发生在CIEC时期。

《自然》:“贴秋膘”的科学依据!

长时间暴露于寒冷环境(5h)诱导小鼠剑状核活化

在寒冷环境下,小鼠每次进食前剑状核的活动都会显著增加,而其他温度环境下的进食行为与剑状核活动的关联并不明显。当环境温度进一步降低,引起小鼠的能量赤字时,也可以观察到剑状核的活动增加。这些结果表明在小鼠节能状态转变为觅食状态时,剑状核被特异性激活,从而引发了寒冷相关的能量补偿性觅食行为

接下来,研究人员定位了寒冷环境下被激活的剑状核神经元,抑制相应神经元活性会减少小鼠寒冷环境中的进食行为。但是在非寒冷环境下,神经元激活只会引起微小的食物摄入量改变。

《自然》:“贴秋膘”的科学依据!

激活剑状核特定神经元诱导小鼠从节能状态转变为觅食状态

进一步分析发现,剑状核中的谷氨酸能神经元在寒冷诱导能量补偿性觅食行为中起着关键作用。剑状核投射至伏隔核、基底核杏仁核和前扣带回皮层,引起寒冷环境下小鼠食物摄入增加和积极的情感价值。

总的来说,研究证明剑状核是寒冷诱导能量补偿性觅食行为的关键大脑区域。研究首次证明,寒冷环境下的食物摄入量增加既不是对温度下降的直接反应,也不是单纯的觅食行为,而是寒冷条件下为了调节能量稳态发生的从节能状态到觅食状态的转变。

来自: 奇点网

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