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光纖鈣成像在揭示未定帶區(qū)多巴胺能神經元調控饑餓攝食動機行為的應用

瀏覽次數：398　發(fā)布日期：2023-11-27　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

能量剝奪引發(fā)食物尋求，以確保體內平衡的消耗。下丘腦弓狀核(ARC)和孤束核(NTS)是調控攝食的經典腦區(qū)，近年來發(fā)現多巴胺能系統也參與其中。已有研究表明敲除多巴胺后可引起嚴重的饑餓狀態(tài)，但激活腹側被蓋區(qū)(VTA)或其下游伏隔核腦區(qū)僅僅增加小鼠進食次數，并不增加食物總消耗量，這可能是激活獎賞系統后引起正性效價，補償饑餓所引起的進食行為。除了VTA以外，下丘腦和未定帶區(qū)(ZI)也表達多巴胺能神經元。

2023年11月17日佛羅里達州立大學心理學系Xiaobing Zhang團隊在Science Advances雜志上發(fā)表文章揭示了ZI腦區(qū)多巴胺能神經元投射到丘腦室旁核調控饑餓狀態(tài)下攝食動機行為。

一、能量缺乏狀態(tài)下ZI腦區(qū)多巴胺能神經元維持尋求食物行為

研究人員通過病毒損毀VTA腦區(qū)多巴胺能神經元后在自由攝食狀態(tài)下并不影響小鼠每天進食總量，也不影響在饑餓狀態(tài)下的食物獎賞尋求行為，但可顯著抑制自由進食狀態(tài)下食物獎賞尋求行為。與之相反的是，損毀ZI腦區(qū)多巴胺能神經元后顯著抑制自由攝食狀態(tài)下小鼠的進食行為，引起體重下降，抑制饑餓狀態(tài)（而不是飽腹狀態(tài)）下的食物獎賞尋求行為，表明在能量缺乏狀態(tài)下，ZI腦區(qū)多巴胺能神經元對于尋求食物行為至關重要。

在禁食24消失后化學遺傳學技術慢性激活ZI腦區(qū)多巴胺能神經元可促進小鼠攝食行為，也會增強小鼠的食物獎賞尋求行為（無論飽腹狀態(tài)還是饑餓狀態(tài)）。而在抑制該類型神經元后不影響小鼠日常攝食行為，但抑制饑餓狀態(tài)下的進食行為，也減弱食物獎賞行為。

圖1：損毀ZI腦區(qū)多巴胺能神經元后顯著抑制小鼠進食行為

二、ZI腦區(qū)多巴胺能神經元編碼食物線索相關信息

研究人員慢性激活ZI腦區(qū)多巴胺能神經元可促進小鼠通過壓桿實驗獲得食物獎賞。此外，在食物配對的條件下位置偏好實驗中，激活ZI腦區(qū)多巴胺能神經元可增加小鼠停留在食物一側的時間，抑制該神經元后可減少在食物一側的停留時間，表明ZI腦區(qū)多巴胺能神經元編碼食物線索相關信息。

圖2：ZI腦區(qū)多巴胺能神經元編碼食物線索相關信息

三、ZI-PVT環(huán)路調控攝食行為

病毒示蹤實驗發(fā)現ZI腦區(qū)多巴胺能神經元投射到丘腦室旁核（PVT）、中腦導水管周圍灰質(PAG)等腦區(qū)，其中PVT具有調控攝食動機行為的作用。光激活ZI-PVT環(huán)路可促進小鼠的攝食行為，激活ZI-PAG環(huán)路幾乎不影響攝食行為。此外，激活ZI-PVT環(huán)路增加小鼠停留在食物一側的時間，產生條件性位置偏好。

光纖鈣成像技術記錄到小鼠在靠近食物時ZI腦區(qū)多巴胺能神經元活性升高，在捧起食物后活性降低。同樣的方式檢測到ZI-PVT神經元在靠近食物時活性增加，在消耗食物時活性降低。