饥饿影响行为并改变大脑中的途径

时间：2021-09-08 10:25:00 来源：

这种投射神经元将二氧化碳信息转发到果蝇大脑中的区域，在该区域中，动物可以测量内部和外部信号。MPI神经生物学/ Purayil和Kadow

马克斯·普朗克研究所（Max Planck Institute）的科学家在一项新研究中表明，饥饿改变了行为并改变了大脑的通路，表明饥饿会影响果蝇的决策和风险感知。

饥饿的人通常很难应付。一顿美餐不仅会影响我们的情绪，还会影响我们冒险的意愿。这种现象在动物界非常广泛的物种中也很明显。马丁斯里德马克斯·普朗克神经生物学研究所的科学家在果蝇果蝇上进行的实验表明，饥饿不仅会改变行为，而且会改变大脑的通路。

动物的行为受到食物供应和数量的根本影响。研究证明，许多动物冒险的意愿会因动物饥饿或饱食而增加或减少。例如，当捕食者接近饥饿时，它只会捕食更多危险的猎物。近年来，这种行为在人类中也得到了证明：一项研究表明，饥饿的受试者比同伴遭受的财务风险要高得多。

果蝇果蝇也会根据其营养状况改变其行为。这些动物通常甚至认为少量的二氧化碳都是危险的迹象，因此选择逃跑。但是，腐烂的水果和植物（苍蝇的主要食物来源）也会释放二氧化碳。现在，马丁斯里德（Martinsried）的神经生物学家已经发现，在决定有害物质与潜在食物来源之间的关系时，大脑如何利用苍蝇作为电路神经科学的重要遗传模型生物，来处理这种持续的冲突。

在各种实验中，科学家向果蝇展示了含有二氧化碳或二氧化碳混合物以及食物气味的环境。出现的事实是，如果环境中同时有食物的气味，饥饿的苍蝇克服对二氧化碳的反感要比喂食的苍蝇快得多。面对食物的前景，饥饿的动物因此比定居的苍蝇更愿意冒险。但是，大脑如何在这些选项之间做出决定？

避免二氧化碳是一种先天的行为，因此应该在果蝇大脑中的蘑菇体内外产生：以前，蘑菇体内的神经细胞仅与基于学习关联的学习和行为模式相关联。但是，当科学家暂时禁用这些神经细胞时，饥饿的苍蝇不再表现出对二氧化碳的任何反应。另一方面，喂食果蝇的行为保持不变：它们避免了二氧化碳。

在进一步的研究中，研究人员确定了一个投射神经元，它将二氧化碳信息传输到蘑菇体内。这种神经细胞在引发饥饿感时对触发飞行反应至关重要，但对受喂养的动物却没有。“在喂食的苍蝇中，蘑菇体外的神经细胞足以让苍蝇从二氧化碳中逃离。然而，在饥饿的动物中，神经细胞位于蘑菇体内，而投射神经元在其中携带二氧化碳信息，对于飞行响应至关重要。如果蘑菇体或投射神经元的活动受阻，那么只有饥饿的苍蝇不再关心二氧化碳。”负责这项研究的伊洛娜•格伦瓦尔德-卡多（Ilona Grunwald-Kadow）解释说。

结果表明，果蝇对二氧化碳的先天飞行反应受两个平行的神经回路控制，具体取决于动物的饱足程度。Grunwald-Kadow解释说：“如果果蝇饿了，它将不再依赖'直线'，而将使用大脑中枢来衡量内部和外部信号并达成平衡的决定。”她补充说：“令人着迷的是，新陈代谢过程和饥饿在多大程度上影响了大脑的加工系统。”

出版物：LasseB.Bräcker，K.P.Siju，Nelia Varela，Yoshinori Aso，Mo Zhang，Irina Hein，Maria Luisa Vasconcelos，Ilona C. Grunwald Kadow，“蘑菇体在果蝇中与背景相关的CO2避免方面的重要作用”，《当代生物学》，2013年6月13日，DOI：10.1016 /j.cub.2013.05.029

图像：MPI神经生物学/ Purayil和Kadow

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