光纖鈣成像在揭示未定帶區多巴胺能神經元調控饑餓攝食動機行為的應用

瀏覽次數：648　發布日期：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，近年來發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，但激活腹側被蓋區(VTA)或其下游伏隔核腦區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(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雜志上發表文章揭示了ZI腦區多巴胺能神經元投射到丘腦室旁核調控饑餓狀態下攝食動機行為。

一、能量缺乏狀態下ZI腦區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腦區多巴胺能神經元后在自由攝食狀態下并不影響小鼠每天進食總量，也不影響在饑餓狀態下的食物獎賞尋求行為，但可顯著抑制自由進食狀態下食物獎賞尋求行為。與之相反的是，損毀ZI腦區多巴胺能神經元后顯著抑制自由攝食狀態下小鼠的進食行為，引起體重下降，抑制饑餓狀態（而不是飽腹狀態）下的食物獎賞尋求行為，表明在能量缺乏狀態下，ZI腦區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（無論飽腹狀態還是饑餓狀態）。而在抑制該類型神經元后不影響小鼠日常攝食行為，但抑制饑餓狀態下的進食行為，也減弱食物獎賞行為。

圖1：損毀ZI腦區多巴胺能神經元后顯著抑制小鼠進食行為

二、ZI腦區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腦區多巴胺能神經元編碼食物線索相關信息。

圖2：ZI腦區多巴胺能神經元編碼食物線索相關信息

三、ZI-PVT環路調控攝食行為

病毒示蹤實驗發現ZI腦區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，其中PVT具有調控攝食動機行為的作用。光激活ZI-PVT環路可促進小鼠的攝食行為，激活ZI-PAG環路幾乎不影響攝食行為。此外，激活ZI-PVT環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。