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光纖鈣成像在揭示未定帶區(qū)多巴胺能神經(jīng)元調(diào)控饑餓攝食動機(jī)行為的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):586 發(fā)布日期:2023-11-27  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)

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

2023年11月17日佛羅里達(dá)州立大學(xué)心理學(xué)系Xiaobing Zhang團(tuán)隊(duì)在Science Advances雜志上發(fā)表文章揭示了ZI腦區(qū)多巴胺能神經(jīng)元投射到丘腦室旁核調(diào)控饑餓狀態(tài)下攝食動機(jī)行為。


一、能量缺乏狀態(tài)下ZI腦區(qū)多巴胺能神經(jīng)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(jīng)元后在自由攝食狀態(tài)下并不影響小鼠每天進(jìn)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(jìn)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(jīng)元后顯著抑制自由攝食狀態(tài)下小鼠的進(jìn)食行為,引起體重下降,抑制饑餓狀態(tài)(而不是飽腹?fàn)顟B(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(jīng)元對于尋求食物行為至關(guān)重要。

在禁食24消失后化學(xué)遺傳學(xué)技術(shù)慢性激活ZI腦區(qū)多巴胺能神經(jīng)元可促進(jìn)小鼠攝食行為,也會增強(qiáng)小鼠的食物獎賞尋求行為(無論飽腹?fàn)顟B(tài)還是饑餓狀態(tài))。而在抑制該類型神經(jīng)元后不影響小鼠日常攝食行為,但抑制饑餓狀態(tài)下的進(jìn)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(jīng)元后顯著抑制小鼠進(jìn)食行為

 

二、ZI腦區(qū)多巴胺能神經(jīng)元編碼食物線索相關(guān)信息

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

圖2:ZI腦區(qū)多巴胺能神經(jīng)元編碼食物線索相關(guān)信息

 

三、ZI-PVT環(huán)路調(diào)控攝食行為

 

病毒示蹤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ZI腦區(qū)多巴胺能神經(jīng)元投射到丘腦室旁核(PVT)、中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)(PAG)等腦區(qū),其中PVT具有調(diào)控攝食動機(jī)行為的作用。光激活ZI-PVT環(huán)路可促進(jìn)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(cè)的時間,產(chǎn)生條件性位置偏好。

光纖鈣成像技術(shù)記錄到小鼠在靠近食物時ZI腦區(qū)多巴胺能神經(jīng)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(jīng)元在靠近食物時活性增加,在消耗食物時活性降低。

圖3:ZI-PVT環(huán)路調(diào)控攝食行為

 

 

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