由贝勒医学院领导的小组对小鼠进行的研究发现了一种以前未知的神经回路，该回路被食物气味激活并阻止动物进食，直至它们饿死。研究人员表示，需要进一步研究，以确定将基底前脑与下丘脑外侧相连的同一回路也可能参与调节与尼古丁相关的食欲抑制，或推动食物厌恶行为，这可能是饮食失调的特征。

“我们认为这项工作具有超越摄食行为和小鼠生理学的潜在影响，”神经科学，分子和人类遗传学副教授，贝勒的麦克奈尔学者Benjamin Arenkiel博士说。“这条赛道高度关注我们的大脑如何感知外部世界，并将这些信息传递给下丘脑，从而与生理学方面相关联，如喂养，这与与许多神经精神疾病相关的饮食失调有关。”Arenkiel也是其成员德克萨斯儿童医院的Jan和Dan Duncan神经学研究所。

Arenkiel及其同事在题为“ 感觉知觉通过兴奋性基底前脑回路驱动食物避免 ”的论文中报告了他们在eLife中的发现。

作者解释说，食欲是由身体的营养状态，环境线索，情绪和奖励途径驱动的。食物的感官感知可以增加食欲，或者在腐烂或变质食物的情况下，减少食欲和食物厌恶。他们指出：“感知信息与驱动或减少食欲的整合涉及先天和学习行为的复杂组合。”

在人类和啮齿动物中，嗅觉或嗅觉，在喂养中起着关键的感官感知作用。无法闻到的个体表现出异常的食物感知和食欲变化。食物气味也影响小鼠的摄食和新陈代谢。下丘脑在摄食行为和食欲方面起着关键作用，但是多感官信息，特别是食物的嗅觉感知如何传递到下丘脑中的相关神经元尚不清楚。

Arenkeil实验室的研究人员使用了一系列技术，包括体内显微内窥镜成像，来识别基底前脑(BF)中表达vGlut2(vGlut2 BF神经元)的神经元子集，这些神经元被食物气味特异性激活。“这非常有趣，因为我们知道嗅觉可以促进食欲，”Arenkeil实验室的学生，该团队发表论文的主要作者Jay M.Patel指出。“例如，在闻到甜点之后，即使你吃了一顿大餐，也可能想要吃它。或者相反，即使你非常饥饿，在嗅到被宠坏的菜后，你也不会吃它。

当科学家们利用遗传和病毒技术激活实验小鼠基底前脑中的vGlut2 +神经元时，他们发现动物的摄食行为发生了变化。他们停止了吃饭，并在几周内饿死了。四到五天内体重减轻很明显。作者写道：“当食物摄入停止时，实验动物迅速失去其初始体重的30%，最终导致病毒注射后9-12天内出现饥饿和死亡。” 一系列测试证实，体重减轻不是由于任何代谢功能障碍。垂体或循环甲状腺激素或葡萄糖或胰岛素水平无变化，实验组和对照组瘦素水平无差异，因此瘦素信号传导不参与体重减轻或食物摄入减少。BF神经元刺激有效地指示他们停止进食。“他们甚至在饥饿时也没有吃东西，我们发现这种情况非常显着，因为动物被迫吃饭才能生存，”帕特尔说。

研究人员指出，鉴于食物气味通常被认为是阳性刺激，发现食物反应性vGlut2 BF神经元的激活关闭了摄食并导致饥饿是“有趣的”。进一步的实验表明，vGlut2 +基底前脑神经元对自然厌恶气味的反应比对食物或对照刺激的反应更强，这引发了小鼠的食物避免行为。“似乎这些动物都害怕食物，”帕特尔继续说道，“即使他们饿了，他们还是避开放置食物的地方。”

通过标记神经元，研究小组发现基底前脑vGlut2 +兴奋性神经元向下丘脑外侧(LH)发出投射，在BF与下丘脑这个已知的喂养控制中心区域之间形成直接的功能性联系。使用光遗传学技术研究人员然后证明激活VGLUT2 BF在实验动物的外侧下丘脑神经元突起具有作为激活VGLUT2相同的效果BF神经元，触发减少食物摄取和食物避免，即使在一段禁食后。

vGlut2 BF神经元或其LH投射的光遗传学刺激也引发了食物气味的避免。作者写道：“我们还发现，这些兴奋性神经元的一部分对与食物有关的气味作出反应，其中更大部分对与厌恶和/或腐败的食物气味相关的气味作出反应。” “总的来说，这些数据表明，由靶向激活vGlut2 BF神经元或其对LH的投射引起的诱发性食欲减退可能归因于特定于回路的食物避免。”

“我们已经确定了由基底前脑中的vGlut2 +神经元驱动的大脑回路，当它活跃时抑制食欲，并在它不活动时刺激进食行为，”Patel说。“我们还确定，这个由只有几千个参与感知外部世界的神经元组成的电路与下丘脑调节的摄食行为相互联系并超越它。”

研究人员表示，他们的数据进一步增加了越来越多的证据表明基底前脑是多种感觉刺激的关键整合者。“值得注意的是，这些发现揭示了一个以前未知的电路，它将基底前脑中的胆碱能信号传导与进食行为，食欲抑制和食物避免联系起来，”他们总结道。“将来，重要的是要发现这种电路在与尼古丁介导的食欲抑制，成瘾和/或与饮食失调相关的学习食物厌恶相关的行为中的潜在功能。”