控制饥饿的细胞影响前额叶皮层的结构和功能

下丘脑神经元(B)投射到腹侧被盖区(C)，这里的细胞发送连接到前额叶皮层(A)。通过这一通路，下丘脑中的AgRP细胞影响皮层结构和功能。

人类大脑的前额皮质区域负责一系列复杂的功能，从决策到特定类型的记忆。当大脑的这部分出现问题时，对认知和行为是非常不利的。事实上，前额叶皮层的功能障碍与多种精神疾病有关，包括精神分裂症和重度抑郁症。耶鲁大学的研究人员和他们在匈牙利的同事发现，下丘脑的细胞——大脑中控制饥饿和体温等功能的区域——在塑造小鼠前额叶皮层的结构和功能方面发挥了重要作用，这一发现可能为研究大脑这一区域在疾病中如何改变提供线索，并为治疗开辟新的途径。他们在7月29日的《Molecular Psychiatry》杂志上报告了他们的发现。

在这项研究中，研究人员集中研究了位于大脑下丘脑区域的AgRP神经元。这些神经元控制饥饿感，并调节摄食行为和非摄食行为，如寻求奖赏和亲子结合等。当研究人员损伤小鼠的AgRP神经元时，他们发现前额叶皮层的神经元比健康动物的要少。

耶鲁大学比较医学Jean and David W. Wallace教授、该研究的资深作者Tamas Horvath说:“留下来的神经元比平时更小，对来自身体的线索和周围细胞的信号做出不同的反应。”

AgRP神经元与大脑皮层没有很强的直接联系。但它们确实会投射到与前额皮质相连的其他大脑区域。Horvath和他的同事们发现，当AgRP神经元受损时，其中一个区域(即中脑腹侧被盖区)的神经元会过度活跃。这些过度活跃的神经元随后在前额叶皮层释放了比正常小鼠更多的多巴胺(一种神经递质)，这反过来又对小鼠的行为产生了负面影响。例如，他们发现小鼠的活动更多，并且有异常的惊吓反应。

Horvath说，这些控制饥饿感和进食的神经元会影响大脑皮层和行为，这是有道理的。他说:“当你饿的时候，你需要所有的行为都排好队，这样你才能找到食物并吃掉它。当你不再饥饿时，你必须改变自己的行为，专注于当时重要的事情。”

在发现受损的AgRP细胞对大脑皮层的影响后，研究人员试图避免它们。他们发现，氯氮平——一种抑制多巴胺作用的抗精神病药，用于治疗精神分裂症——如果在适当的时间给予，能够预防包括神经元丧失在内的一些问题。Horvath说，当涉及到这些皮层变化时，时间是至关重要的。在这项研究中，大脑损伤在青春期开始出现，那时大脑还处于发育和脆弱阶段。这也是氯氮平产生影响的时候。他说:“这告诉我们，如果你在那个特定的时期内玩弄自我平衡功能，比如节食或暴饮暴食，你的大脑皮层功能就会受到长期影响。”这一发育时期的重要性可能有助于了解精神疾病，这种疾病通常出现在青春期后期，以及为什么在这一时期的药物使用会对行为、生理和疾病产生长期影响。

这些发现也可能为治疗提供新的靶点。下丘脑中的AgRP细胞位于血脑屏障之外，血脑屏障是大脑的一个特征，可以保护大脑免受有害物质的伤害，并阻止许多药物到达脑组织。“这意味着这些细胞很容易被干预，”Horvath说。“也许可以利用它们来改变大脑高级区域的紊乱。”

越来越多的证据表明，大脑皮层的功能受到大脑更原始区域和身体其他部位的影响，这项研究也提供了新的证据。Horvath最近展示了AgRP细胞如何通过肝脏介导影响大脑皮层。Horvath说:“这里的基本信息是，在大脑中，通过不同的途径有非常分散的交流。像下丘脑这样的原始区域通过无数的通信影响高级皮层区域，包括大脑过程，也包括周围组织。让我们回到Camillo Golgi和Ramón y Cajal之间的争论，他们共同获得了1906年的诺贝尔奖，但在大脑如何工作的原则上存在分歧。我们的研究结果似乎支持了Camillo Golgi被遗忘的观点。”