選單

Nature:生病時“擺爛”竟是為了保命,看看大腦如何操控這一切

Nature:生病時“擺爛”竟是為了保命,看看大腦如何操控這一切

▎藥明康德內容團隊編輯

當我們生病、感覺渾身不舒服時,常常會變得不想吃東西、不想喝水,也不願走動。這些行為改變都屬於科學家所稱的“

生病行為

”(sickness behavior)。

這類生病行為可能會讓我們感覺不舒服,但事實上,當我們或其他動物受傷或遭受病原體感染時,這些行為起到了節能的作用——

節省代謝耗能,將能量留給免疫應答,因此對於個體的生存至關重要。

相反,動物在生病時被迫進食,死亡風險明顯上升。

不過,這類極其普遍的生病行為是如何產生的?大腦又是如何協調這種不想吃喝、只想躺平的慾望?近期,《自然》雜誌的一項研究在小鼠實驗中揭開了其中的神經機制:

腦幹中一組特殊的神經元調控了不同的生病行為,導致生病時不想吃喝、走動。

這項研究將炎症與神經通路對行為的調控直接聯絡起來,為理解免疫系統與大腦的互動提供了新的觀點。

Nature:生病時“擺爛”竟是為了保命,看看大腦如何操控這一切

“對於大腦在感染中扮演的角色,我們的理解還處在早期階段,”這項研究的領導者,洛克菲勒大學Jeffrey M。 Friedman教授說,“但基於這些結果,現在我們有機會去探索:當我們生病時,腦部是什麼樣的?”

在最新研究中,作者決定找出小鼠生病行為背後的腦區。他們讓小鼠接觸

脂多糖

,作為細菌細胞壁的成分,脂多糖可以啟用小鼠的免疫系統、誘導生病行為。

Nature:生病時“擺爛”竟是為了保命,看看大腦如何操控這一切

▲實驗檢測小鼠生病時,對食物、水的攝入和運動情況

(圖片來源:參考資料[1])

在注射脂多糖後不久,研究團隊觀察到:在小鼠腦幹的

迷走神經背側複合體

部位,

一組表達神經肽ADCYAP1的神經元活動出現了峰值。

進一步的檢驗證實,研究團隊的確找到了正確的腦細胞:他們在健康小鼠體內激活了這些神經元,發現小鼠的進食、飲水、走動都減少了。相反,ADCYAP1神經元被抑制,脂多糖對這些行為的影響明顯減弱。

Nature:生病時“擺爛”竟是為了保命,看看大腦如何操控這一切

▲研究揭示了誘導生病行為的ADCYAP1神經元

(圖片來源:洛克菲勒大學分子遺傳學實驗室)

“此前人們不知道,調控這一系列行為的是否為同一組神經元,” Friedman教授說,“我們的發現令人意外:單獨一組神經元群體就能調控每一種生病行為。”

不過,對於這一腦幹區域參與調控生病行為的結論,作者並不是很驚訝。在迷走神經背側複合體這裡,血腦屏障並不存在,這使得血液中的迴圈因子可以直接向大腦傳遞資訊。“

這個腦區成為大腦的警報中心

,將關於厭惡、有害物質的資訊傳遞給大腦,而這些資訊會減少食物攝入。” Friedman教授說。

Nature:生病時“擺爛”竟是為了保命,看看大腦如何操控這一切

▲出現生病行為時,腦部神經活動的變化

(圖片來源:參考資料[1])

接下來,研究團隊計劃基於這些發現,去

探索調控進食行為的生理訊號和神經迴路

。他們尤其感興趣的是,為什麼一些經過編輯變得貪吃的小鼠,在細菌感染後也會停止進食。同時,

科學家還計劃研究其他腦區在生病行為中的角色,從而拓展我們對大腦功能的認知。

“我們研究了一個腦區,但還有很多其他腦區在免疫應答中被啟用。這為全面理解感染時的大腦功能打開了一扇門。” 論文第一作者,目前任職於霍華德·休斯醫學研究所的Anoj Ilanges博士說。

參考資料:

[1] Ilanges, A。, Shiao, R。, Shaked, J。 et al。 Brainstem ADCYAP1+ neurons control multiple aspects of sickness behaviour。 Nature 609, 761–771 (2022)。 https://doi。org/10。1038/s41586-022-05161-7

[2] The brain cells that slow us down when we‘re sick。 Retrieved October 27th, 2022 from https://www。eurekalert。org/news-releases/969391