——特定神经回路控制冲动性饮食
Moheb Costandi 2017年5月31日
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深部脑刺激(deep-brain stimulation ，DBS)能缓解帕金森病（Parkinson’s disease）患者的躯体症状。用该法治疗帕金森病，外科医生需要将超薄线电极植入患者大脑的特定区域——一个叫做丘脑底核（subthalamic nucleus）、位于大脑中心附近的大脑结构。植入的电极被称为“脑起搏器（brain pacemaker）”，通过传递高频电脉冲，在目标脑组织中干预神经活动。
到目前为止，已经有超过10万名帕金森病患者接受了DBS疗法。它可以有效地控制肢体震颤、僵化等症状，但像所有其它的治疗一样，它也会带来有害的副作用。由于某些尚不清楚的原因，它可以导致小部分病人暴食（binge eating）。
该现象促使耶鲁大学医学院的几个神经外科医生展开进一步探索。现在，研究人员已经发现了小鼠大脑经电刺激时引发暴食的神经通路。他们的研究成果于5月25日发表在《科学》（Science）杂志上，提供了大脑如何控制饮食行为的线索，有助于解释为什么DBS有时会导致帕金森病患者暴饮暴食。如果类似的神经开关也存在于人脑中 ，我们最终就可能获取治疗人类进食障碍的新疗法。
Xiaobing Zhang 和Anthony N. van den Pol在该研究中使用了光遗传技术——一种被广泛采用的方法，能使一个特定的大脑回路被打开或关闭。研究者首先将转基因病毒注入一组未定带（zona incerta）细胞。未定带是丘脑底核的一部分，可合成γ-氨基丁酸（GABA）大脑信号分子，减弱神经活动。转基因病毒进入未定带细胞后，开始表达一种被称为光敏感通道蛋白（channelrhodopsin）的变异真菌蛋白，这使得细胞对光线敏感。研究人员再将激光脉冲通过光纤传递到大脑，从而以极高精度激活未定带细胞。
他们发现激活这些神经细胞能立即引起小鼠暴食，让小鼠在短短10分钟内，吃完超过三分之一的日常口粮，并增强它们对高脂肪食物的偏爱。若对小鼠大脑施以弱刺激，每次作用10分钟，并以30分钟为间隔重复四次，则会使小鼠暴饮暴食更加严重，让它们对高脂肪食物的欲望也更加强烈，导致小鼠摄入近四分之三的日常口粮，同时体重增长。相比之下，未经处理的“控制组”动物，在同一时间段只吃了不到四分之一的日常口粮。
研究人员还发现，当老鼠禁食一天后，被称为“饥饿激素”的胃饥饿素（ghrelin）水平发生变化，同时未定带细胞也变得更加活跃。而另一方面，注射病毒携带的基因会破坏这些神经细胞，导致细胞死亡，减少动物的整体食物摄入量，并使小鼠在八个星期内体重增长减少50%以上。
Zhang和 van den Pol通过把光敏感通道蛋白基因融合到红色荧光蛋白基因，使病毒能够“标记”GABA神经细胞，跟踪从细胞体伸出的轴突的路径，确认这些细胞将轴突延伸到了被称为室旁丘脑（paraventricular thalamus）的大脑区域中。激活GABA 神经元能够增加动物的食物摄入量，相反，使这些细胞沉默或杀死它们，则会阻止动物继续进食。这给了我们一些启发，大脑的部分区域可能与暴食有关。” van den Pol说。“但现在很难确定人类大脑中与暴食相关的区域是否是未定带。”
Valerie Voon是剑桥大学（University of Cambridge）的认知和行为神经学家，没有参与这项研究。他认为该研究结果“非常有趣，有望解决临床文献中几个知之甚少的问题”。例如，它们可能有助于解释“为什么刺激丘脑底核会使帕金森病患者饮食失常、体重增长“，这也许是刺激未定带神经元导致的结果。
如果这项研究的结果适用于人，那么外科医生就可以帮助接受DBS治疗的帕金森病患者，将发生暴食的风险降到最低，对其的药物治疗也可能得到很大发展。“只有一小部分进行DBS治疗的人有暴食现象，电极的位置可能是一个关键因素。” van den Pol解释道，“如果我们能够找到一种安全的药物，选择性地抑制未定带的GABA细胞，也许就能有效地治疗暴食。”
van den Pol说，他和同事们还想进一步了解这些细胞的作用及其解剖学原理。“我们希望继续尝试理解GABA未定带神经元的角色：它们还指向其它什么地方，大脑的哪个区域向未定带发送信号，它们还有其它哪些功能。”
翻译：何成自菁
审稿：林然
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