普拉德-威利综合征(Prader-Willi syndrome)是一种罕见的遗传病,患有这种病的人永远没有饱腹感。这种不饱症可能会导致严重肥胖,进而引发威胁生命的疾病。尽管此前从未把拳头大小的小脑与饥饿关联起来,但现在,科学家发现小脑在调节普拉德-威利综合征患者饱腹感方面起到了关键作用。
长期以来,人们认为小脑主要与运动协调有关,不过,这项研究提出了一个新的观点——小脑在认知、情感和行为方面也发挥着广泛的作用。艾伯特·陈(Albert Chen)是美国加利福尼亚州赛迪伦研究所(Scintillon Institute)的神经科学家,陈表示:“我们开创了一个全新的研究领域,即小脑是如何控制食物摄入的。”事实上,这个研究项目始于一次不经意的观察。
陈和团队发现,当他们激活小鼠小脑深部核团的前部(anterior deep cerebellar nuclei,aDCN)外侧的一些神经元时,小鼠就会停止进食。这激起了他们的兴趣,并随后联系了哈佛大学医学院的合作者。
哈佛大学的科学家征集了14名普拉德-威利综合征患者和14名未患病的人,将他们分别作为研究的实验组和对照组,并用功能性磁共振成像(fMRI)监测他们在不同的饱腹感(刚吃完饭或禁食4小时以上)下,看到食物图片时的大脑活动。分析结果表明,与陈带领的研究团队在小鼠中发现的脑区相同,相比于健康人,普拉德-威利综合征患者的这个脑区——aDCN中的神经活动出现了显著的异常。
对于健康人而言,与刚吃完饭相比,禁食一段时间后的aDCN会在看到食物图片后被激活;但对于普拉德-威利综合征患者,2种饱腹状态下看到食物照片时aDCN的神经活动并没有显著的变化差异。这表明,aDCN在帮助我们控制食欲以及食物摄入量。为了进一步证实这一点,多家研究机构进行了更多的小鼠实验。结果发现,当激活小鼠的aDCN神经元时,反而会抑制对进食感到愉悦的神经元活动,从而显著减少食物摄入量。
相关的研究结果发表在《自然》(Nature)杂志上。多年来,神经科学家对食欲的研究主要集中在下丘脑(hypothalamus)或伏隔核(nucleus accumbens),其中下丘脑是大脑参与调节能量平衡的区域,伏隔核是大脑奖赏系统的核心。英国布里斯托大学的神经科学家伊拉诺·欣顿(Elanor Hinton,未参与这项研究)表示,这项最新的研究则在大脑中发现了一个新的调控进食的关键区域。
欣顿继续说道:“在过去15年左右的时间里,我一直在做与食欲有关的研究,但从未考虑过小脑的作用。我认为,这项着眼于小脑的研究不仅对治疗普拉德-威利综合征非常重要,对解决普通人群的肥胖问题也非常重要。”现在,研究人员计划在健康人身上测试能否用一种无创干预技术——经颅磁刺激技术(Transcranial Magnetic Stimulation)控制大脑的这条神经回路。
陈说,如果测试成功,他们希望这项技术最终能够进入临床试验。