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

  • 全国多地开展国家网络安全宣传活动

  • 永丰村迎秋粮收获

独家策划

推荐阅读
今年入夏以来,西北太平洋与南海海域的台风仿佛开启了“流水线”模式,接连生成、登陆,引发社会广泛关注。
2026-09-15 09:35
气候变化可能进一步改变全球极端降雨、洪水和季风过程,短期水文事件对陆地塑料向河流和海洋输送的影响也可能随之变化。厘清这种“脉冲式”污染输送机制,有助于提高全球海洋塑料污染预测的准确性,并为更具针对性的塑料污染治理提供科学依据。
2026-09-15 09:27
错坚河冰崩发生点和下游传输侵蚀通道。研究指出,气候变暖背景下,喜马拉雅山地区的冰冻圈灾害正呈现频次增加与链式放大的复合态势。研究指出,此次冰崩与气候变暖影响下冰裂隙扩张、从冰面向冰内和冰床排水加剧直接相关。
2026-09-15 09:26
记者从国家药监局了解到,我国第三个脑机接口医疗器械标准于14日被批准发布。据悉,为了支持我国脑机接口医疗器械重大创新、满足产业发展急需,国家药监局采用快速程序立项和批准。
2026-09-15 09:23
工科学习与研究强调实践牵引、逻辑思维和科学方法,解决问题更是落脚点——学生可以借助AI,但不能被AI替代。工科学习,不仅是吸收知识的过程,更是应用理论、方法和工具提升学生解决工程实践问题的能力的过程。
2026-09-15 09:25
拍卖会是全国优质种公牛资源展示的舞台。与华西牛同台竞争的,不乏安格斯、西门塔尔等国内外优质牛,可近4届“标王”无一例外都花落华西牛。
2026-09-14 09:26
甲烷的“存在感”远不及二氧化碳,但增温效应不容小觑。有研究认为湖泊贡献了全球自然甲烷排放的75%,也有测算认为占比不足两成。但实际排放多少、国际模型是否适用于我国,长期缺乏本土实测验证。
2026-09-14 09:25
位于今青海省海西州格尔木市南部的布尔汗布达山山体,是当代地质学界、地理学界公认的东昆仑主干,也是青藏公路、青藏铁路的关键地标——昆仑山口所在地。
2026-09-14 09:14
近日,记者从吉林大学获悉,该校生物考古实验室在全球首次完成已灭绝古生物奥氏马的完整形态复原。
2026-09-14 09:15
2026年国家网络安全宣传周期间,光明网联合科普中国推出AI科技伦理系列科普视频,引导公众理性认知技术逻辑,秉持算法向善理念,共建网络安全生态。
2026-09-14 09:15
实现人的自由全面发展,是人工智能伦理治理的逻辑起点与价值原点。
2026-09-11 08:42
2019年,一场生态修复让一个古人类遗址——云南蝙蝠洞遗址浮出水面。之后,多支科研团队开展跨学科综合研究,让丹尼索瓦人在中国西南腹地缺失的关键地理拼图得以补充。
2026-09-11 08:51
在位于内蒙古自治区呼和浩特市和林格尔新区的人才创新谷,工作人员操作和林格尔数据中心集群多云算力资源监测与调度平台,实时监测、动态调度算力资源。
2026-09-11 09:10
人类全基因组约30亿个碱基对中,仅1%—2%编码蛋白质,其余包含不编码的“垃圾DNA”及控制基因表达时间、位置和强度的调控序列。
2026-09-11 09:07
8月也是非极地海域有记录以来最温暖的一个月。海表温度峰值达21.1℃,是有观测以来最高的海表温度。
2026-09-11 08:51
一般来说,人力资源社会保障部每年会征集一批新职业信息,对征集到的新职业建议,按照相关工作要求和程序进行筛选确定。”谷俊明说,兼具古法制香功底、香文化讲解与体验教学能力的复合型香艺人才不断成长,将推动古老香文化焕发生机。
2026-09-10 09:52
当今地球正处于冰室气候背景下,大气二氧化碳(CO2)浓度不断上升,全球气候变暖加剧。这意味着初始火山升温之后,天文轨道的胁迫作用增加了高纬度太阳辐射,进而加速了冰盖的融化和冻土层的解冻。
2026-09-10 09:47
灶台、吊柜、换鞋凳、智能床、坐式淋浴器……这个展区被布置成一个家一般的样板间。护理床边,一台人形照护机器人伸出机械臂,托起人体模型的腿,模拟辅助卧床老人活动肢体。
2026-09-10 09:39
实验结果显示,嫦娥五号月壤中不同矿物的弹性模量分布范围较广,不同矿物间的弹性模量差异显著,呈橄榄石>辉石>钛铁矿>尖晶石>斜长石的次序,其中斜长石的弹性模量明显偏低。进一步分析发现,无论矿物来自地球、月球还是陨石,不同来源的矿物在微观变形过程中的响应机制可能遵循某种共性的内在规律,相关机理仍有待进一步深入研究。
2026-09-10 09:35
再过10多天就是农历秋分,第九个中国农民丰收节也将如约而至。联欢活动庆丰收板块,将举办城乡群众庆祝丰收的联欢活动,打造农民唱主角、百姓共联欢的丰收文艺盛宴,呈现荆楚农民唱响赞歌、分享喜悦的丰收景象。
2026-09-10 09:30
加载更多