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跟着感觉走-最近发现的消化脑轴控制着食物的选择

跟着感觉走-最近发现的消化脑轴控制着食物的选择

食物对我们有一种“魔力”,因为某些味道和质地可以决定我们的行为。想想那些总是把你带回到那个遥远的中餐馆的辣菜,或者街角那家意大利餐厅的那种难以抗拒的奶油味但价格不菲的冰淇淋。

但仅仅是你的味觉控制着你的食物选择吗?可能感觉是这样,但答案是否定的。事实上,很多事情发生在你的口腔之外,通过你的消化系统和你的大脑之间的相互作用。

你的消化系统和神经系统在谈论什么?它是如何影响你的行为的?Albino Oliveira-Maia是位于葡萄牙里斯本的Champalimaud未知中心的神经精神病学部门的负责人,他的团队一直致力于寻找这些问题的答案。该团队的最新成果——描述了他们在老鼠身上发现的一种新的消化系统——大脑轴——今天(2020年4月6日)发表在科学杂志《神经元》上。

跟随你的直觉

Oliveira-Maia解释说:“嘴巴是第一个决定食物是否应该被接受或拒绝的检查点。”“一旦进入,食物就被分解成营养物质,摄食后的阶段就开始了。“在这个阶段,轮到消化系统‘品尝’食物,并与大脑讨论你的饮食选择。”

根据Oliveira-Maia,摄食后过程可分为两种类型。第一个是关于现在的——食物有多有营养,应该吃多少。第二个是一个学习的过程,它决定了生物体将来应该如何对同样的食物做出反应。

这种“摄食后学习”的一个例子是,当身体对食物营养价值的评估导致一个人对食物产生偏好。这是怎么做到的呢?想象一下,有两种食物味道完全一样,但营养价值不同:一种高,另一种低。根据几十年的研究,摄食后的学习使动物和人类都偏爱更有营养的食物。这实际上是有道理的,因为识别哪种食物更有营养,并在可能的情况下选择那种食物,对生物体最有利。

Oliveira-Maia和他的团队想知道这些相同的摄食后信号是否也可能涉及到其他类型的学习。更准确地说,他们询问是否可以引导动物主动寻找某些食物。

为了研究这个问题,研究小组开发了一项任务,让动物们按下控制杆,直接把食物注射到他们的胃里。这项研究的第一作者安娜·费尔南德斯解释说:“这样做很重要,可以消除食物中可口的成分,只关注其摄食后的效果。”“在一个实验中,我们给老鼠提供了两个控制杆:一个触发高热量食物的注射,另一个触发低热量食物的注射。然后我们让他们在两个控制杆之间自由选择,观察他们的反应。”

实验结果很清楚:即使老鼠尝不出食物的味道,它们最终还是把精力花在了“高热量”的食物上。

有了这个新的实验范式,研究小组建立了一种摄食后学习的新形式。接下来,他们着手确定相关的生理机制。

好老兄

为了研究这种学习机制,研究小组首先询问有关食物营养价值的信息是如何到达大脑的。为了回答这个问题,我们着重研究了迷走神经。这是一条长神经,在大脑和多个内部器官之间形成双向连接,”Oliveira-Maia说。

根据Oliveira-Maia的说法,大多数关于迷走神经与进食行为之间关系的研究都集中在神经与肠道的联系上。但他和他的团队决定采取不同的方法。“我之前的研究结果表明,可能涉及到迷走神经的一个特定分支,即携带来自肝脏信息的分支。”

为什么肝脏比肠道更重要呢?“肠道的不同部位可能对正在吃的食物的营养价值有不完整的信息。另一方面,肝脏通过新陈代谢过滤来自大部分肠道的血液。这意味着它处于一个良好的位置,可以作为一个全面的代谢传感器,”费尔南德斯解释说。

事实上,当研究小组通过损伤迷走神经的肝支来验证他们的假设时,老鼠无法获得这种新的学习方式。这支持了他们的假设,即这个特殊的分支是在学习过程中感知并向大脑传递摄食后信号的分支。

从肠道到大脑,然后再回来

这一令人兴奋的发现提出了一个紧迫的问题:摄食后的信号在大脑的什么地方被发送?

研究小组从第一个直接怀疑开始——多巴胺——一种参与各种认知过程的分子。多项研究表明,进食与大脑中的多巴胺神经元之间存在关联。然而,摄食后的信号和这些神经元的活动之间的直接联系还没有被证实。

研究小组采用了几种实验方法来研究多巴胺神经元是否参与了摄食后的学习。他们的结论提供了具体的证据。

“这项研究的一个重要组成部分是发现多巴胺神经元参与了这个新的学习过程,”该研究的资深作者鲁伊·科斯塔(Rui Costa)说。

研究小组不仅证明了这些神经元对摄食后的信号很敏感,而且证明了它们的活动对于学习的发生是必要的。为了完成这幅图,最后的实验测试了神经元是否受到迷走神经肝支的影响。同样,答案是肯定的:当树枝被切断时,神经元对摄食后信号的反应明显降低。

为什么多巴胺神经元,尤其是,会成为这个学习过程的一部分?“多巴胺神经元对奖赏有反应,例如,当甜食到达我们的舌头时,”Costa解释道。“这项研究表明,当食物到达胃和肠时,这些神经元也会被激活。此外,我们发现,当营养物质到达肠道时,多巴胺神经元的激活对驱动觅食行为至关重要。”

更大的图景

总之,这项研究的结果揭示了一种新的学习过程——在消化系统和大脑之间协调——迫使动物去寻找他们从未真正品尝过的食物。这证明了控制行为的潜意识过程的力量。

Oliveira-Maia认为,这项工作为研究独特的进食行为模式是如何出现的提供了基础的见解。虽然这项研究可能不会立即应用于临床,但他相信这项研究最终将有助于理解和治疗与饮食相关的疾病,如肥胖。他说:“现在就说这项工作将带来什么还为时过早。尽管如此,关于多巴胺受体和肥胖之间关系的灵感是我们最初做这项研究的主要原因,”他总结道。

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