科学家发现导致持续饥饿感的大脑故障机制

科学家团队在大脑中识别出储存"餐食记忆"的特殊神经元,这些细胞详细记录进食时间和内容。位于腹侧海马区的记忆印迹通过与大脑饥饿相关区域通信来调节进食行为。当因注意力分散、脑损伤或记忆障碍导致这些记忆痕迹受损时,个体因无法回忆近期进食情况而更易过量饮食。该研究不仅揭示了关键神经机制,更为治疗肥胖症提出了新策略——通过增强进食相关记忆来实现。

科学家发现了一组特定的大脑细胞,这些细胞负责创建进食记忆,不仅记录吃了什么食物,还记录进食的时间。这项今日发表在Nature Communications(《自然·通讯》)上的研究结果,解释了为何存在记忆问题的人常会过量进食,以及为何忘记最近一餐会引发过度饥饿并导致饮食失调。

进食过程中,大脑腹侧海马区的神经元会变得活跃,形成研究团队所称的"进食记忆印迹"(meal engrams)——这是一种专门储存食物摄入体验信息的记忆痕迹。虽然科学家长期研究印迹在大脑记忆存储中的作用,但新研究首次识别出专门负责记录进食体验的印迹。

该研究通讯作者、南加州大学多恩西弗文理学院生物科学教授斯科特·卡诺斯基(Scott Kanoski)解释说:"记忆印迹是记忆在大脑中留下的物理痕迹。进食记忆印迹如同复杂的生物数据库,储存多种信息,例如进食地点和进食时间。"

分心进食的影响

此发现对理解人类饮食障碍具有直接意义。记忆受损患者(如痴呆症或脑损伤影响记忆形成者)常常会连续快速摄入多餐食物,因为他们无法记住自己已经进食。

此外,分心进食行为——例如看电视或刷手机时无意识地吃零食——可能损害进食记忆,导致过量摄入。

 

根据实验发现,进食记忆印迹是在实验室大鼠啃咬间隙的短暂停顿期间形成的,此时大脑会自然审视进食环境。这些意识清醒的时刻让特定的海马神经元能够整合多重信息流。

卡诺斯基指出,人类大脑很可能存在类似机制。当注意力分散在手机或电视屏幕时,这些关键的编码时刻就会受损。"大脑无法正确归档进食体验,"研究第一作者、南加州大学博士后学者莉亚·德卡里-斯佩恩(Lea Decarie-Spain)强调,"导致形成脆弱或不完整的进食记忆印迹。"

'进食记忆'的形成机制

研究团队运用先进神经科学技术,首次实时观测实验鼠进食时的大脑活动,揭示了进食记忆的形成过程。

进食记忆神经元不同于参与其他记忆形成的脑细胞。当研究人员选择性破坏这些神经元后,实验鼠对食物位置的记忆受损,但对非食物相关任务的空间记忆保持正常,表明存在专门处理进食信息的系统。研究还发现,进食记忆神经元与外侧下丘脑(已知控制饥饿和进食行为的脑区)进行通信。当阻断海马体-下丘脑的连接后,实验鼠出现过度进食且无法记住进食地点。

进食管理的启示

卡诺斯基表示,该发现最终可能为治疗肥胖和体重管理提供新的临床思路。现行体重管理策略多聚焦于限制食物摄入或增加运动,但新研究表明增强进食记忆形成同样至关重要。

 

"我们终于开始理解,记住吃了什么以及何时进食,对健康饮食的重要性不亚于食物选择本身,"卡诺斯基总结道。

除卡诺斯基外,研究共同作者包括南加州大学的莉亚·德卡里-斯佩恩、辛迪·顾、洛根·蒂尔诺·劳尔、艾丽西亚·E·高、艾瑞斯·邓、莫莉·E·克鲁格、爱丽丝·I·瓦尔多、阿什亚·赫瓦奇·加尔博克、奥利维亚·穆迪、克里斯汀·N·多诺霍、凯沙夫·S·苏布拉马尼亚姆、赛琳娜·X·高、亚历山大·G·巴肖和杰西卡·J·雷;宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的萨马尔·N·切希米、理查德·C·克里斯特、本杰明·C·赖纳和马修·R·海斯;莫奈尔化学感官中心的杨明星(音译)和纪尧姆·德拉蒂格;以及巴克内尔大学心理学系的凯文·P·迈尔斯。

本研究获得魁北克研究基金会博士后奖学金(315201)、阿尔茨海默病协会研究基金(AARFD-22-972811)、美国国家科学基金会研究生研究奖学金(DK105155)及美国国家糖尿病与消化和肾脏疾病研究所基金(K104897)支持。