点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:边吃边玩,大脑“很忙”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

边吃边玩,大脑“很忙”

来源:中国科学报2023-03-17 09:55

  为什么小孩子总是不专注吃饭,边吃边玩?这些看似简单的行为,背后往往有着复杂的神经调控机制。深刻了解不同行为背后的神经学原理,有助于我们理解大脑的生物学基础。

  中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称深圳先进院)脑认知与脑疾病研究所、深港脑科学创新研究院王立平团队,3月15日在《神经元》发表的关于大脑精细调控进食行为全过程的最新研究成果,对上述问题进行了解答。

  “吃饭”行为不简单

  对于人和动物而言,进食是关乎生存的头等大事。物种在复杂多变的自然环境中,既要敏锐地发现食物线索,又要时刻提高警惕关注环境变化。经过亿万年的进化,自然选择塑造出物种精妙的进食行为策略,并固化到了大脑保守的“古老”结构中。

  受研究手段的限制,过去,研究者们大多只用“吃了多少”(即进食量)这一指标作为研究进食行为的“秤”。如今,人类已发现大脑中数十个脑区的多种神经元都可以控制动物“吃得更多或更少”,但对大脑各个脑区多类神经元之间是如何协同工作以确保进食行为全过程顺利进行的,科学家们并不清楚。

  王立平团队在实验中发现,小鼠的进食行为并不是简单的“吃饭吃到饱”。一整天没吃东西的小鼠,即使很饿,也无法持续专注地“好好吃饭”。与人类幼儿相似,它们在进食过程中表现出了“边吃边玩”的特点。因此,对进食行为的科学描述,应该更加倾向于是一个“循环的行为序列”,而不仅仅是“进食量”这个单一变量。

  研究团队首先建立了深度学习算法辅助的行为记录与分析系统,在此基础上对小鼠进食行为进行了精准描述,即小鼠的进食行为是片段化的,“靠近食物、进食、离开食物、探索环境”等一系列行为会循环出现。

  “人类在固定的时间吃饭,是社会化训练的结果,但幼儿在学习独立进食过程中,大多表现为‘边吃边玩’。事实上,出于社交或其他动机,成人在进食过程中同样会不断关注周围环境,而不会一直专注于食物本身。”论文第一作者、深圳先进院助理研究员刘清晴解释道。

  大脑对“吃饭”的精细调控

  下丘脑弓状核中的刺鼠相关蛋白神经元(ARCAgRP神经元)、外侧下丘脑的γ-氨基丁酸神经元(LHGABA神经元)和背侧中缝核中的γ-氨基丁酸神经元(DRGABA神经元)是三类已知的可促进进食的神经元。

  为了厘清这些神经元在进食过程中的分工,研究团队分析了这些神经元在进食过程中的神经(钙信号检测)反应模式,发现这三类神经元被依次激活,循环反应。具体表现为:在小鼠饥饿、环境中有食物,但小鼠在探索环境而没有去吃的情况下,ARCAgRP神经元被激活;在小鼠靠近食物和进食过程中,ARCAgRP神经元被抑制,LHGABA神经元和DRGABA神经元被激活。其中,LHGABA神经元仅在进食行为发起时被激活,而DRGABA神经元会在进食过程中被持续激活。当小鼠离开食物并探索环境时,DRGABA神经元被抑制。

  研究团队进一步用光遗传学方法验证了这些神经元的功能,发现ARCAgRP神经元会在饥饿情况下对正在进行的与进食无关的行为进行限制,由此使进食相关动机占据主导地位,从而帮助发起进食行为;LHGABA神经元介导了进食行为的发起;DRGABA神经元则与进食行为的维持有关。

  研究团队首次详细描述了动物进食与非进食行为循环出现的“片段化进食”行为特征。三类神经元依次发挥功能,一方面保证了动物摄取食物的效率,另一方面使动物保持了对环境的警觉。

  为摄食障碍疾病研究带来新思路

  摄食障碍是一类精神疾病,其最直接的表现是进食行为异常。所谓进食行为异常,包括暴食症、神经性厌食症等。世界卫生组织的统计数据显示,2022年中国成年人肥胖比例达到了16%,欧美一些发达国家的肥胖比例更是超过了30%,为社会经济发展带来了很大的挑战。神经性厌食症多发于青少年女性,发病率在0.3%~1%。此外,焦虑、抑郁等情绪障碍性疾病也常伴有进食行为的异常。

  由于人们对摄食障碍疾病发病机理的认识还不够清楚,目前对这类疾病的治疗在很大程度上是“头痛医头,脚痛医脚”,许多患者会出现病程的反复,难以获得有效治疗。因此,对进食行为及其神经调控机制进行详细解析非常重要。

  中国科学院院士、精神病学与临床心理学家陆林认为,该研究把对进食行为本身的描述及其背后神经生物学机制的解析提升到一个新高度,有望为针对神经性厌食症、暴食症等摄食障碍疾病的研究提供新的科学思路和潜在的干预靶点。

  中国科学院院士、神经生物学家段树民指出,王立平课题组借助深度学习的方法对动物进食过程中的各种自发行为作了客观精准的描述,并在此基础上发现了调控进食行为的准备、发起和维持的神经反应序列,为精准解析特定复杂行为背后的神经学原理提供了全新研究思路。

  论文通讯作者王立平则介绍说,该研究对连续行为神经调控序列的精细解码,将有助于新类脑计算模型的建立,并应用于实验动物和人类的行为监测,为人工智能辅助的行为预判提供新的理论指导。(刁雯蕙)

[ 责编:姜楠 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 2025年世界互联网大会文化遗产数字化论坛举行

  • 电影《731》拍摄历程特展在哈尔滨举行

独家策划

推荐阅读
“科创游”是一种将科技与旅游相结合的新型旅游形式,不仅展示科技企业的生产过程和产品,还注重科技教育的普及和科技创新的体验
2025-09-17 10:23
此次大会将讨论通过“人与生物圈计划”及其世界生物圈保护区网络杭州战略行动计划,明确未来十年的发展方向、目标和行动方案
2025-09-17 10:21
人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器要“上天”进入预定轨道,运载火箭少不了。在“火箭家族”展台,长征一号至五号运载火箭模型笔直而立。
2025-09-17 10:20
在化学生物学研究中,有一种强大的“分子地图绘制技术”——邻近标记技术。在癌症免疫治疗中,免疫细胞需要足够强和足够多的“信号”才能发起攻击,但癌细胞表面的天然信号往往非常稀疏。
2025-09-17 10:18
当前,秋粮陆续进入成熟期。各地抓住最后的窗口期,落实落细各项增产措施,全力以赴抓好秋粮生产,确保秋粮丰产丰收。
2025-09-17 09:32
人工智能的浪潮正在席卷从科技到教育,乃至全社会的各个角落,中国教育界正在积极推动学习和应用人工智能,以便乘势站在时代前列。今年6月,中国工程院院士、华中科技大学校长尤政提出,人工智能和批判性思维结合形成DNA式的“双螺旋结构”,将有力推动创新。
2025-09-16 09:14
15日,在2025年国家网络安全宣传周主论坛上,《人工智能安全治理框架》2.0版正式发布。落实《全球人工智能治理倡议》,《人工智能安全治理框架》1.0版于2024年9月发布,受到国内外广泛关注。
2025-09-16 09:13
光明日报北京9月15日电 记者陈晨从农业农村部获悉,2025畜禽种业发展论坛14日在北京市平谷区举行。论坛发布了第三次全国畜禽遗传资源普查、濒危畜禽遗传资源保护成效、主要畜种分子身份证构建和遗传评估优秀种公畜等重大成果,举办了畜禽种业振兴成果展,26家单位现场推介新技术、新设备、新成果,72家单位进行专场展示。
2025-09-16 09:13
数智技术以及数智互联技术将推进青年间社会化协同与知识共享,可精准连接青年学习者,并形成跨地域的学习社群与项目协作组。总而言之,数智技术能够为青年群体参与终身学习创造良好条件,能够充分激发青年群体参与终身学习的动力,能够更好地帮助青年群体全面发展。
2025-09-16 09:12
作者:王 珩、程松泉,分别系浙江师范大学教师教育学院教授;浙江师范大学教师教育学院博士生  当前,全球教育正经历一场由人工智能技术驱动的深刻变革。唯有坚守育人初心,在伦理框架内审慎推进技术应用,才能让人工智能真正成为引领教育发展的引擎,而非解构教育本质的飓风。
2025-09-16 09:11
在合成生物学和气候变化应对领域有巨大潜力。
2025-09-16 09:11
走进展区,多款新潮文创让人爱不释手;戴上设备,苏轼笔下的诗词世界任人遨游;指尖轻点,三千年前的青铜器“触手可及”……一系列新产品、新服务、新场景在2025年中国国际服务贸易交易会文旅服务专题亮相,漫步其中,处处感受到科技与创意奔涌、文化和旅游融合的无限活力。
2025-09-15 09:54
在2025年中国国际服务贸易交易会上,一批品类丰富、兼具趣味与文化内涵的文创精品成为展会现场的“人气王”,引爆观展热潮。
2025-09-15 09:54
最大网络基础设施的建成有助于我国突破关键技术的“卡脖子”困境,形成自主可控的核心技术优势,建立起数字经济产业的第二创新生态。 (作者:戎 珂,系清华大学社会科学学院经济学研究所所长、长聘教授;田晓轩,系清华大学社会科学学院经济学研究所博士研究生)
2025-09-15 09:53
今年暑期,工厂游火爆出圈。参观名额秒空、门票收入可观、社交平台相关笔记有10多万条,工厂游俨然成了文旅界新宠。 工厂游等新型旅游业态,实现了工业与文旅的跨界融合,也为文旅经济的发展提供了新增长点。
2025-09-15 09:52
深夜,河南焦作多氟多新材料股份有限公司的实验室依旧灯火通明,总工程师闫春生还在带着团队忙碌。 2006年,多氟多打响了由传统氟化工向精细氟化工、新能源材料转型的战役,闫春生临危受命加入六氟磷酸锂研发团队。
2025-09-15 09:51
2025年中国国际服务贸易交易会9月10日至9月14日在北京举办,众多科技产品亮相展区,吸引观众驻足参观。2025年中国国际服务贸易交易会9月10日至9月14日在北京举办,众多科技产品亮相展区,吸引观众驻足参观。
2025-09-12 10:08
汽车排放被认为是气候变化的“元凶”之一,但学术界一直缺乏对城市道路碳排放进行精准刻画的工具。”借助全景AI模型,可实现二氧化碳排放源的精准提取,模型的平均精度超过93%、平均误差低于1.3ppm(ppm为百万分比浓度)。
2025-09-12 10:01
习近平总书记指出:“要把握人工智能发展趋势和规律,加紧制定完善相关法律法规、政策制度、应用规范、伦理准则,构建技术监测、风险预警、应急响应体系,确保人工智能安全、可靠、可控。人工智能系统的可靠性不能停留在统计意义上的“高概率正确”,而应追求在复杂、开放、动态环境下的“高置信可靠”。
2025-09-12 10:01
10日,2025世界顶尖科学家协会奖(以下简称“顶科协奖”)获奖者名单在上海公布。顶科协奖是2021年在上海发起创设、由红杉中国独家提供永久资金支持的面向全球科学家评选的科学大奖。
2025-09-12 09:59
加载更多