我们通常认为饱腹感是由胃告诉我们的，但根据加州大学旧金山分校神经科学家Zachary Knight博士领导的新实验室研究，可能是肠道伸缩感在让我们感到饱足方面起着更大的作用。
你可能不相信，尤其是在即将到来的假期季节，但你的身体在长期内非常擅长将体重维持在一个极窄的范围内，这是通过平衡你每天摄入的食物量和消耗的能量来实现的。
肠道内衬的广泛神经末梢网络在控制你吃多少方面起着重要作用，它们监测胃和肠的内容物，然后向大脑发送信号，增加或降低你的食欲。大多数科学家认为这种反馈涉及肠道中追踪你摄入的营养并计算何时足够饱的激素敏感神经末梢，但还没有人追踪到将这些信号传递到大脑的确切神经元类型。
回答这个问题的挑战之一是，从胃和肠道收集感官信息的数千个感官神经有多种类型，但它们都通过同一个巨大的神经束（称为迷走神经）将信息传回大脑。科学家可以阻断或刺激这个神经束的活动并改变动物的食欲，但如何确定哪些特定的迷走神经末梢负责这种变化？
为了解开这个谜团，Knight实验室团队在Ling Bai博士的领导下，全面绘制了支配胃和肠道的迷走感官细胞类型神经元的分子和解剖学身份。2019年11月14日在Cell上发表的这张新地图，使研究人员能够选择性地刺激小鼠的不同类型的迷走神经元，揭示肠道伸缩传感器能够独特地阻止甚至饥饿的小鼠想要进食。
科学家们此前根据其神经末梢的解剖学将肠道感官神经元分为三种类型：黏膜末梢的神经终端位于肠道的内层，检测反映营养吸收的激素；IGLEs（神经节内层状阵列）在包围胃和肠道的肌肉层中有神经末梢，并感知肠道的物理伸缩；IMAs（肌肉内阵列）的功能尚不清楚，但可能也感知伸缩。
使用这些技术，Bai和同事们发现黏膜末梢实际上有许多不同的种类——研究人员详细研究了其中的四种。其中一些主要在胃中发现，另一些主要在肠道的不同部分，每种类型专门感知特定的营养相关激素组合。研究人员发现，对伸缩敏感的IGLEs至少有两种不同类型，一种主要在胃中，另一种主要在肠道中。
为了了解这些不同类型的肠道神经如何控制食欲，Bai和她的团队使用了一种称为光遗传学的技术，该技术涉及以允许它们被光选择性刺激的方式遗传工程特定组的神经元——在这种情况下，测试它们使饥饿的小鼠停止进食的能力。
研究人员预计，刺激感知胃伸缩的IGLE神经元会使动物停止进食，而这正是他们发现的。但当他们转向刺激被假设控制食欲的不同类型的激素感知黏膜末梢时，他们发现这些都无法影响动物的进食。相反，令研究人员惊讶的是，他们发现刺激肠道中的IGLE伸缩受体在消除饥饿小鼠的食欲方面比胃伸缩受体更有效。
这些结果提出了关于这些伸缩受体在进食期间如何正常激活以及如何操纵它们以治疗肥胖的重要问题。这些发现还为为什么减肥手术——通过减少肠道大小来治疗极端肥胖——如此神秘地有效于促进长期食欲和体重减轻提供了一个潜在的解释。
研究人员怀疑，这种手术如此出乎意料地有效阻止饥饿的一个原因是它导致食物非常迅速地从胃进入肠道，但机制尚不清楚。新的发现提出了一个答案：迅速进入的食物拉伸肠道，从而激活迷走伸缩传感器并强烈阻止进食。
Knight，加州大学旧金山分校Weill神经科学研究所和加州大学旧金山分校Kavli基础神经科学研究所的成员，研究大脑如何感知身体的需求，然后产生特定的行为以恢复生理平衡——有时以令人惊讶的方式。仅仅在过去的几年里，他的实验室颠覆了长期以来关于饥饿和口渴的教科书理论。
Knight的团队通过精确记录小鼠特定神经元的活动，发现饥饿神经元在动物看到或闻到食物时立即关闭，似乎在预测食物摄入。同样，口渴神经元在第一次尝到水时关闭，远在体内液体平衡发生变化之前。Knight的团队还发现了控制体温调节的温暖感知神经元，包括动物对热的反应。最近，他的实验室将注意力转向肠道，探索营养、盐和胃肠道中的拉伸如何影响控制进食和饮水的神经元。
该研究的作者包括加州大学旧金山分校的Sheyda Mesgarzadeh，Erica L. Huey，Lindsay A. Gray，Tara J. Aitken，Yiming Chen，Lisa R. Beutler和Jamie S. Ahn；HHMI的Karthik S. Ramesh；西雅图艾伦脑科学研究所的Linda Madisen和Hongkui Zeng；以及斯坦福大学的Yin Liu和Mark A. Krasnow。