果蝇幼虫（前景）的食道中有一种拉伸传感器（中间的灰色结构）。它向大脑报告吞咽过程。如果食物被摄入，肠神经系统的特殊神经元（红色）会释放血清素。图片来源：Anton Miroschnikow 博士/波恩大学

波恩大学开展的一项研究发现了苍蝇体内调节食物消耗的重要控制回路。

德国波恩大学和剑桥大学的研究人员发现了进食过程中涉及的一个关键调节回路。他们的研究发现，苍蝇幼虫的食道中存在专门的传感器或受体，这些传感器或受体在幼虫摄取食物后立即被激活。这些受体会在吞咽食物时向大脑发出信号，释放血清素。

这种信使物质（通常也被称为感觉良好激素）确保幼虫继续进食。研究人员推测人类也有非常相似的控制回路。研究结果最近发表在《当代生物学》杂志上。

想象一下，你饿极了，坐在餐厅里。你面前的桌子上摆着一张披萨，香味诱人。你咬了一口，咀嚼着，吞了下去，那一刻你感到欣喜若狂：天哪，太好吃了！你迅速切下下一块披萨，塞进嘴里。

披萨的香味和舌头的口感会激发你开始进餐的欲望。然而，吞咽后的愉悦感才是让你继续进食的主要原因。“但这个过程究竟是如何进行的？哪些神经回路负责？我们的研究为这些问题提供了答案。”波恩大学生命与医学科学研究所（LIMES）的 Michael Pankratz 教授说。

研究人员的发现并非来自人类，而是通过研究果蝇幼虫获得的。果蝇有大约 10,000 到 15,000 个神经细胞，与人类大脑中的 1000 亿个神经细胞相比，这是一个可控的数量。然而，这 15,000 个神经细胞已经形成了一个极其复杂的网络：每个神经元都有分支投影，通过这些投影它可以与数十个甚至数百个其他神经细胞联系。

“我们想详细了解消化系统在进食时如何与大脑沟通，”Pankratz 教授指出：“为了做到这一点，我们必须了解哪些神经元参与了这种信息流以及它们是如何被触发的。”因此，研究人员不仅分析了幼虫中所有神经纤维的路径，还分析了不同神经元之间的连接。为此，研究人员将幼虫切成数千片薄薄的切片，并在电子显微镜下拍摄了它们的照片。

“我们使用高性能计算机，从这些照片中创建三维图像。”一位研究员解释道，他也是跨学科研究领域“生命与健康”和“免疫感觉”卓越集群的成员。下一步是一项真正艰巨的任务：项目助理 Andreas Schoofs 博士和 Anton Miroschnikow 博士研究了所有神经细胞是如何“连接”在一起的——神经元与神经元、突触与突触。

研究人员通过这一过程识别出食管中的一种“拉伸感受器”。它与幼虫大脑中能够产生血清素的六个神经元相连。这种神经调节剂有时也被称为“感觉良好激素”。例如，它可以确保我们因某些行为而感到有回报，并鼓励我们继续做这些行为。

血清素神经元会接收有关动物刚刚吞下的食物的额外信息。“它们可以检测出食物是否是食物，并评估其质量，”这项研究的主要作者 Andreas Schoofs 博士解释说：“只有检测到优质食物时，它们才会产生血清素，这反过来又确保了幼虫继续进食。”

这种机制至关重要，很可能也存在于人类中。如果这种机制存在缺陷，可能会导致厌食症或暴饮暴食等饮食失调症。因此，这项基础研究的结果可能对治疗此类疾病也有影响。“但目前我们对人类控制回路的实际运作方式了解得还不够多，”Pankratz 教授强调，以降低过高的期望。“这一领域还需要多年的研究。”

参考文献：Andreas Schoofs、Anton Miroschnikow、Philipp Schlegel、Ingo Zinke、Casey M. Schneider-Mizell、Albert Cardona 和 Michael J. Pankratz 撰写的“完整的苍蝇迷走神经连接组中血清素对吞咽的调节”，2024 年 9 月 12 日，当代生物学。DOI：10.1016/j.cub.2024.08.025

波恩大学、剑桥大学（英国）、霍华德休斯医学研究所珍妮莉亚研究园区（美国阿什本）和艾伦脑科学研究所（美国西雅图）参与了这项研究。该项目由德国研究基金会（DFG）资助。

来源：波恩大学

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