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對于吸熱動(dòng)物來講，維持體溫需要消耗大量的熱量，哺乳動(dòng)物會在寒冷時(shí)攝入更多從而來補(bǔ)償能量的消耗，但這種耦合背后的神經(jīng)機(jī)制，目前研究人員并不清楚。近日，一篇發(fā)表在國際雜志Nature上題為“Xiphoid nucleus of the midline thalamus controls cold-induced food seeking”的研究報(bào)告中，來自Scripps研究所等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)哺乳動(dòng)物暴露于低溫環(huán)境下時(shí)，其大腦回路會促使其攝入更多。

當(dāng)暴露于寒冷環(huán)境中時(shí)，哺乳動(dòng)物會自動(dòng)燃燒更多的能量來維持機(jī)體正常的體溫，這種冷激活的能量消耗增加會誘發(fā)食欲和機(jī)體攝食的增加，盡管控制這一現(xiàn)象背后的特殊機(jī)制目前研究人員并不清楚。這項(xiàng)研究中，研究人員識別出了一簇神經(jīng)元，其能或許能作為小鼠機(jī)體中與寒冷有關(guān)的尋找食物行為的開關(guān)來發(fā)揮作用，這一研究發(fā)現(xiàn)也有望幫助開發(fā)維持機(jī)體代謝健康和減肥的新型療法。

研究者Li Ye教授說道，這是哺乳動(dòng)物的一種基本適應(yīng)性機(jī)制，在未來治療中通過對其靶向作用就能增強(qiáng)寒冷或其它形式的脂肪燃燒的代謝益處。因?yàn)楸┞对诤渲袝?dǎo)致能量燃燒的增強(qiáng)從而保持溫暖，而冷水浸泡和其它形式的“冷療法”（cold therapy）已經(jīng)被探索能作為減肥并改善代謝健康的新方法。冷療法的一個(gè)缺點(diǎn)就是，人類對寒冷的進(jìn)化反應(yīng)并不是為了減肥（在前現(xiàn)代頻繁的食物短缺時(shí)期，這種效應(yīng)可能是致命性的），寒冷就好像飲食和鍛煉一樣，其會增加機(jī)體食欲從而抵消任何減肥效果；這項(xiàng)研究中，研究者Ye等人開始研究尋找能介導(dǎo)寒冷誘導(dǎo)的食欲增加的大腦回路。

揭示低溫誘發(fā)大腦增加機(jī)體食欲的分子機(jī)制。

圖片來源：Nature (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06430-9

研究者的第一個(gè)觀察結(jié)果是，隨著寒冷氣溫的到來，小鼠在延遲大約6小時(shí)后就會增加尋求食物的次數(shù)，這就表明，這種行為改變并不僅僅是寒冷感知的直接結(jié)果。利用稱之為全腦清除和單層光顯微技術(shù)，研究人員比較了在寒冷和溫暖條件下大腦中的神經(jīng)元活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管大腦中大部分的神經(jīng)元活性在寒冷環(huán)境中都要低得多，但丘腦（thalamus）的部分區(qū)域會表現(xiàn)出更高的活性。最后研究人員將注意力集中到了研究中線丘腦（midline thalamus）中一組名為劍狀核（xiphoid nucleus）的特殊神經(jīng)元簇，結(jié)果表明，在小鼠從寒冷所誘導(dǎo)的麻木中醒來后去尋找食物之前，這些神經(jīng)元的活性就會在寒冷狀況下急劇增加，當(dāng)在寒冷條件開始食物較少時(shí)，劍狀核的活性甚至更高，這就表明，這些神經(jīng)元對寒冷所誘導(dǎo)的能量不足會做出反應(yīng)而不是對寒冷本身做出反應(yīng)。

當(dāng)研究人員人工激活這些神經(jīng)元時(shí)，小鼠就會增加尋找食物的活動(dòng)，但并不會增加其它活動(dòng)，同樣地，當(dāng)研究人員抑制這些神經(jīng)元的活性時(shí)，小鼠就會減少尋找食物的行為，這些影響只有在寒冷狀況下會出現(xiàn)，這就意味著，寒冷的溫度會提供一種單獨(dú)的信號，且食欲的改變也必須存在。在最后一組實(shí)驗(yàn)中，研究者發(fā)現(xiàn)，這些劍狀核神經(jīng)元會投射到稱之為多巴胺核（nucleus accumbens）的大腦區(qū)域，該區(qū)域長期以來一直以整合獎(jiǎng)懲和厭惡信號從而引導(dǎo)機(jī)體行為（包括進(jìn)食行為等）而著稱。

這些研究結(jié)果或許具有一定的臨床意義，因?yàn)槠浔砻?，阻斷通常由寒冷所引起的食欲增加的可能性會增加，這就能促使相對簡單的寒冷暴露策略能更加有效地推動(dòng)機(jī)體減肥。研究者表示，他們現(xiàn)在的主要目標(biāo)之一就是弄清楚如何促使食欲的增加與能量消耗的增加脫鉤，而且他們還想弄清楚是否這種寒冷所誘導(dǎo)的食欲增加機(jī)制是機(jī)體用來補(bǔ)償額外能量消耗的更廣泛的機(jī)制的一部分，比如在運(yùn)動(dòng)鍛煉后。

綜上，本文研究結(jié)果表明，劍狀核或許是控制寒冷所誘導(dǎo)攝食的關(guān)鍵區(qū)域，其也是吸熱動(dòng)物機(jī)體中能量穩(wěn)態(tài)維持的重要機(jī)制。（生物谷Bioon.com）

原始出處：

Lal, N.K., Le, P., Aggarwal, S. et al. Xiphoid nucleus of the midline thalamus controls cold-induced food seeking. Nature (2023). doi：10.1038/s41586-023-06430-9