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為何深夜的泡面如此誘人？原來是這種神經(jīng)機(jī)制在作祟

2021.03.09

半夜11點(diǎn)，宿舍同學(xué)泡了一桶泡面，所有人都難以抵擋泡面的香氣，紛紛“虎口奪食”。為何在深夜大家如此喜歡聞食物的味道？

近日，由哈佛醫(yī)學(xué)院研究人員在頂級期刊《Nature》上發(fā)表的題為“Hunger enhances food-odour attraction through a neuropeptide Y spotlight”的文章，揭示了在饑餓狀態(tài)下，嗅覺可以通過大腦中AGRP神經(jīng)元機(jī)制表現(xiàn)出對食物氣味的偏好。

https://doi-org.b12135.top/10.1038/s41586-021-03299-4

研究人員選擇小鼠作為實(shí)驗(yàn)對象，在試驗(yàn)場中放入可揮發(fā)性的食物氣味和信息素（異性小鼠的尿液），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，食物氣味和信息素對小鼠（雌性和雄性）均有吸引能力。進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)禁食小鼠更偏好食物的氣味，但進(jìn)食且接觸過伴侶的小鼠更偏好于信息素。這說明饑餓時(shí)，嗅覺可以通過大腦中特定的回路進(jìn)行差異調(diào)節(jié)。

禁食和進(jìn)食小鼠對食物氣味和信息素的偏好

先前研究表明，表達(dá)刺鼠關(guān)聯(lián)肽（AGRP）的下丘腦神經(jīng)元有助于產(chǎn)生饑餓感，因此研究人員提出疑問，AGRP神經(jīng)元的光遺傳激活是否會(huì)改變小鼠對于氣味的偏好。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，正常進(jìn)食的對照小鼠，光刺激不會(huì)改變對氣味的偏好，但正常進(jìn)食的AGRP-ON小鼠，光刺激會(huì)增強(qiáng)食物氣味的偏好，這與禁食的野生型小鼠相似。這說明嗅覺是通過大腦中AGRP神經(jīng)元通路進(jìn)行選擇行為。

進(jìn)食對照和AGRP-ON小鼠對食物氣味和信息素的偏好

接下來，研究人員探究了AGRP在大腦中的哪個(gè)特定區(qū)域會(huì)促進(jìn)對食物氣味的偏好。在對野生型和AGRP-ON小鼠腦室旁的丘腦處（PVT）進(jìn)行光刺激后發(fā)現(xiàn)，正常進(jìn)食的AGRP-ON小鼠表現(xiàn)出對食物氣味的偏好。這說明AGRP神經(jīng)元投射到PVT處增強(qiáng)了食物氣味吸引。

野生型和AGRP-ON小鼠光刺激后的表現(xiàn)

AGRP神經(jīng)元釋放三種主要神經(jīng)遞質(zhì)AGRP、NPY或GABA，因此研究人員再次提出疑問，在進(jìn)行氣味的選擇時(shí)需要哪種神經(jīng)遞質(zhì)。對三種敲除基因（NPY-KO、GABA-KO和Mc4r-KO）的小鼠禁食后發(fā)現(xiàn)，GABA-KO和Mc4r-KO（Mc4r為下丘腦AGRP受體）小鼠表現(xiàn)出正常對食物氣味的偏好，但NPY-KO小鼠則表現(xiàn)出不喜歡食物氣味勝過信息素的行為。這說明NPY與觸發(fā)嗅覺選擇回路有關(guān)。

進(jìn)食和禁食NPY-KO、GABA-KO和Mc4r-KO小鼠的表現(xiàn)

NPY的受體由五個(gè)G蛋白偶聯(lián)受體組成，為了進(jìn)一步確定NPY受體是否參與氣味選擇，研究人員獲得了敲除單個(gè)NPY受體的小鼠，并測試了它們的氣味偏好。結(jié)果顯示，禁食的Npy1r-KO小鼠則表現(xiàn)出正常的氣味偏好，但禁食的Npy5r-KO小鼠缺沒有表現(xiàn)出對食物的氣味素的偏好。這表明神經(jīng)肽NPY及其受體NPY5R在引起饑餓感的氣味中起著至關(guān)重要的作用。

禁食Npy1r-KO和Npy5r-KO小鼠的表現(xiàn)

總的來說，這項(xiàng)研究確定了嗅覺系統(tǒng)在大腦中特定的神經(jīng)元機(jī)制下對氣味的偏好，AGRP神經(jīng)元釋放的NPY為攜帶NPY5R的嗅覺受體敞開了大門。

End

參考資料：

[1]https://www.nature.com/articles/s41586-021-03299-4

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