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

  • 中国制造“十四五”成就展在国博开幕

  • 甘肃榆中山洪受灾民众全部搬进新居

独家策划

推荐阅读
光明日报北京12月29日电 记者姚亚奇29日从国家林草局获悉,“十四五”期间,我国采取有力措施,加快推进林草种苗振兴,收集保存林草种质资源14.74万份,较“十三五”末增长180%,我国重要乡土树种草种和珍稀濒危林草种质资源得到有效保护。
2025-12-30 09:23
由自然资源部南海生态中心联合相关单位共同编制的《黄岩岛珊瑚礁生态调查报告》29日在京发布。报告基于船舶走航、潜水调查、卫星航空遥感、原位观测等方式,结合历史数据分析,对黄岩岛珊瑚礁生态状况进行了调查评估。
2025-12-30 09:23
松花江畔,风机和光伏正齐齐出力,一端是新能源电力源源不断产出;另一端,化工装置稳定运行,“绿色石油”涌流而出。
2025-12-30 09:37
执行中国第42次南极考察任务的“雪龙”号极地科考破冰船于北京时间29日顺利抵达秦岭站海域,并开展卸货作业。
2025-12-30 09:32
研究人员在火星发现了适合人类探索的浅层水冰的痕迹。研究团队借助高分辨率轨道影像,对火星地貌进行了研究,并在中纬度的亚马孙平原发现了埋藏深度不足1米的冰痕迹。易获取的冰能够让宇航员在火星长期生存与工作期间,制备饮用水、可呼吸的氧气、燃料及其他必需品。
2025-12-30 09:27
截至12月28日,新疆油田2025年二氧化碳注入量突破100万吨,成为我国首个实现年注碳百万吨的油田。”新疆油田公司执行董事、党委书记石道涵介绍,油田年注碳量从2022年的12.6万吨跃升至2025年的100万吨,已累计注入二氧化碳超200万吨。
2025-12-30 09:26
12月26日,我国首个覆盖6种轮状病毒血清型的六价轮状病毒疫苗在湖北武汉完成首剂接种。
2025-12-29 10:23
美国哈佛—史密森尼天体物理中心天文学家利用美国国家航空航天局(NASA)的哈勃空间望远镜,首次观测到围绕年轻恒星运行的迄今最大原行星盘——IRAS 23077+6707。
2025-12-29 10:10
2025年12月27日0时07分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射风云四号C星(03星),卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2025-12-29 10:07
中国科学院空天信息创新研究院研究员王振友团队联合四川省文物考古研究院等机构的科研人员,自主研制了显微时间门控拉曼光谱仪,并利用该仪器对三星堆出土的4块象牙碎片进行无损检测,揭示了象牙在长期地质作用下的老化过程。
2025-12-29 10:01
近期,工信部发布《场景化、图谱化推进重点行业数字化转型的参考指引(2025版)》,聚焦14个重点行业,绘制企业数字化转型“场景导航图。
2025-12-29 09:59
当日,石景山区AI for Science平台正式上线,该平台由枫清科技携手火山引擎联合打造,以AI驱动科研机构与企业的科研效率革新,降低科研门槛。
2025-12-27 20:21
记者25日从国防科技大学获悉,该校磁浮团队近日在磁悬浮试验中,成功在两秒内将吨级试验车加速至700公里/小时。测试速度打破了同类型平台全球纪录,成为全球最快的超导电动磁悬浮试验速度。
2025-12-26 10:08
12月24日,中国科学院重大科技基础设施“载人潜水器与海上作业母船”用户委员会2025年度会议披露:我国“深海勇士”号、“奋斗者”号、“蛟龙”号三大载人潜水器全年完成314次深潜,累计下潜总量达1746次,2026年将向2000次目标稳步迈进。
2025-12-26 10:05
日前,国家自然科学基金委员会在北京召开国家自然科学基金首批重大非共识项目遴选会议,标志着重大非共识项目正式启动试点。国家自然科学基金委员会将深入实施并持续优化重大非共识项目遴选机制,引导广大科研人员聚焦高水平原创性科研工作狠下功夫。
2025-12-26 09:59
其实,流感和普通感冒不是一回事,用药自然不能一概而论。流感一来往往会发高烧(体温39—40摄氏度),浑身肌肉酸痛、没力气,症状重;普通感冒多是鼻塞、流鼻涕、喉咙痛,发烧也多是低热,症状轻。
2025-12-26 09:58
一项近日发表于《科学》的研究指出,像ChatGPT 这样的人工智能(AI)工具正在大幅增加论文产量。此类文本数量的不断增加,使同行评议、资金决策和科研监督变得复杂,因为越来越难区分有意义的研究成果和低价值的内容。
2025-12-26 09:56
传统探查手段在如此深的地下几乎“失明”,无法精准捕捉地质特征。这项工程的成功实施,填补了我国超深埋输水隧洞注浆治理技术的空白,标志着我国在深埋地下工程地质探查与注浆治理领域达到国际领先水平。
2025-12-25 09:42
24日上午,随着最后一方混凝土浇筑完成,宁波舟山港六横公路大桥二期工程——青龙门特大桥双主塔成功封顶。青龙门特大桥位于浙江舟山,横跨青龙门水道,连接宁波梅山岛与舟山佛渡岛。
2025-12-25 09:45
24日,我国最大超深凝析气田——中国石油塔里木油田博孜—大北气田天然气年产量突破100亿立方米,生产凝析油91.89万吨。为攻克上述难题,塔里木油田持续攻关,推动气田开发实现从深层向超深层、从高压向超高压、从优质储层向复杂储层的三大跨越。
2025-12-25 09:44
加载更多