科学家首次阐明了进食过程的精细神经编排

中国科学院深圳先进技术研究院王丽萍博士带领的研究团队，利用深度学习辅助行为跟踪系统，对小鼠进食过程中的自发行为进行了详细研究。

这项研究发表在神经元．

研究人员描述了禁食小鼠在喂食和非喂食相关行为之间交替的碎片化喂食行为特征，并揭示了多个神经种群依次调节一个喂食片段的准备、开始和维持。

他们使用了深度学习识别单帧视频中鼠标动作的算法。共识别出14个特征动作，并使用聚类算法将这些动作分为8个有意义的行为。

这些行为被分为三类:喂食、行走和环境探索。“小鼠在进食过程中的自发行为被描述为‘接近食物、接触食物、离开食物、探索环境’等行为的迭代，”王博士说。

通过分析自发行为中不同神经群体的钙反应，研究人员发现ARC^AgRP当老鼠被环境中的食物禁食时，神经元被激活，但老鼠是在探索环境而不是进食。

在接近食物和进食的过程中，这些神经元受到抑制。韩^{伽马氨基丁酸}当小鼠开始进食行为时，神经元被激活，且激活时间与进食行为持续时间仅弱相关。博士^{伽马氨基丁酸}在取食过程中，神经元被持续激活，且激活时间与取食行为持续时间呈强正相关。博士^{伽马氨基丁酸}当老鼠离开食物去探索环境时，神经元受到抑制。

研究人员利用光遗传学方法进一步研究了ARC的功能^AgRP,韩^{伽马氨基丁酸}，和DR^{伽马氨基丁酸}小鼠碎片化进食行为中的神经元。

抑制弧^AgRP在禁食的小鼠中，神经元会导致更多的环境探索和减少进食，而在有食物存在时，激活这些神经元会增加进食和减少环境探索，但在有塑料颗粒存在时，神经元对环境探索没有影响。

激活LH^{伽马氨基丁酸}神经元使小鼠表现出强烈的咬人行为，而抑制这些神经元使禁食的小鼠无法咬食物。激活博士^{伽马氨基丁酸}神经元显著延长了小鼠的进食行为，而抑制这些神经元则显著缩短了小鼠的进食行为。

因此，研究人员推测了ARC的功能^AgRP神经元的作用是在饥饿时限制非进食行为，从而允许进食相关动机接管并启动进食行为。他们还得出结论，LH^{伽马氨基丁酸}神经元介导摄食行为和DR的开始^{伽马氨基丁酸}神经元参与调节维持进食行为。

类似于老鼠在美国，人类也表现出分段进食行为并且在喂食过程中不要不断地关注食物，而是不断地关注周围的环境。孩子们在吃饭时玩耍，而成年人通常在吃饭时从事社交活动。

王博士说:“这项研究加深了我们对喂养过程和神经调节机制的理解，并为研究喂养相关疾病提供了新的思路。”