瘦素讓饑餓鼠選擇交配而非食物

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德國科學家發現，饑餓小鼠在大腦受到瘦素（一種抑制食欲的激素）刺激時，會優先考慮與異性交往，而不是吃喝。相關研究2月24日發表于《細胞代謝》。

“我們一次只能進行一種行為，所以大腦必須以某種方式計算出什么是最有回報的行為，或者什么是我們最迫切的需求。”論文通訊作者、科隆大學診所神經科學家Tatiana Korotkova說。

為了闡明飲食、社交和交配等先天行為的等級，Korotkova團隊觀察并刺激了小鼠下丘腦外側的神經元，下丘腦外側是大腦的主要“喂養中心”之一。研究聚焦了承載瘦素受體的神經元和產生神經緊張素的神經元，神經緊張素是與饑餓和口渴有關的兩種激素。令他們驚訝的是，這些神經元也參與指導社會行為，并幫助小鼠平衡營養和社會需求。

“外側下丘腦能將進食和飲酒與社會行為聯系起來。”論文第一作者、科隆大學神經科學家Anne Petzold說，“激活瘦素受體神經元使小鼠在極度饑餓或口渴的情況下仍優先考慮社交活動。這在生物學上是有道理的，因為交配伴侶不是一直都有的，所以必須能夠忽視饑餓或口渴，才能進行交配。”

研究人員使用微型顯微鏡觀察了小鼠在封閉環境中探索和從事各種行為時單個大腦神經元的活動。Korotkova表示，“我們可以看到神經元活動在特定行為中是如何變化的，并以很高的時間精度跟蹤和改變單個細胞的活動。”

為了解小鼠的行為優先級是如何隨著饑餓程度變化的，研究組將無限獲取食物的小鼠的行為與“急性饑餓”小鼠（餓了一夜）和“慢性饑餓”小鼠（食物被限制了5天）進行了比較。研究人員指出，這種“慢性饑餓”也可能發生在野外，在那里食物并不總是有。

他們發現，當小鼠進食時，瘦素受體神經元被抑制，而當它們與潛在的異性老鼠互動時，瘦素受體神經元被激活——但與同性老鼠互動時卻沒有。

接下來，研究人員使用光和化學信號選擇性地刺激神經元，以便觀察這種激活是否以及如何改變小鼠的行為。

結果顯示，瘦素刺激對飽腹小鼠的行為幾乎沒有影響，它們原本就對社交比對吃更感興趣，但當研究人員激活嚴重饑餓小鼠的瘦素受體神經元時，它們的優先級發生了變化：接近食物的速度變慢，吃得更少，花更多時間與潛在伴侶社交。

然而，瘦素刺激并不能克服長期食物受限小鼠的強烈饑餓感，瘦素激活并沒有降低小鼠的食欲，也沒有改變小鼠的行為優先級。

“所以，該系統只能調節適度饑餓，而不能調節強烈饑餓。”Korotkova說，“這個回路可能解釋了為什么節食不起作用：短時間減少食物攝入量不是問題，但如果你試圖長時間減少食物攝入量就行不通了。”

相比之下，當研究人員激活神經緊張素神經元時，他們觀察到以社交為代價的飲水行為的增加，無論是與潛在的伴侶還是與同性的小鼠。

“我們通常認為神經元具有特定的功能，但我們發現一個細胞實際上可以編碼多種不同的刺激。”Korotkova說，“這在生物學上很有意義，因為行為需要協調，與許多不同類型的細胞以某種方式相互通信相比，與同一細胞協調行為要有效得多。”

Korotkova說：“接下來，我們計劃了解這些細胞的活動在肥胖或飲食失調的發展過程中是如何變化的。”

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營養和社會機遇間的競爭性選擇。作者供圖

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