扫码下载《动物行为实验手册》pdf脑干中孤立束的尾核 （cNTS）是连接内脏器官和大脑的主要感觉枢纽。它接收来自迷走神经传入神经和上行脊柱通路的会聚突触输入——这是连接内脏器官和大脑的主要感觉途径。cNTS 中的神经元对不同的内部感觉信号做出反应，包括肠道膨胀、营养信号、渗透挑战、内脏炎症和循环激素。因此，cNTS 神经元是内脏信号进入大脑的重要门户。cNTS是整合来自不同感觉通路的内感受线索的枢纽。然而，cNTS 神经元将这些信号转化为行为的机制仍存在争议。2024年12月3日，北京脑科学与类脑研究所白凌团队在Nature Neuroscience上发表了题为《Parallel Gut-to-Brain Pathways Orchestrate Feeding Behaviors》的文章。团队分析了 18 个 cNTS-Cre 小鼠系，并对 9 个 cNTS 细胞类型在饲喂过程中的动力学进行了分类。表明 Th cNTS 神经元通过迷走神经传入输入编码食管机械扩张和瞬时吞咽大小，提供摄入速度的快速反馈调节。相比之下，Gcg cNTS 神经元监测肠道营养和累积摄入的卡路里，并对食物饱腹感和偏好产生长期影响。这些营养信号通过门静脉-脊髓通路而不是迷走神经感觉神经元传递。cNTS神经元亚型的解剖和功能解析为了研究参与摄食调节的细胞类型，作者对针对各种兴奋性 cNTS 亚型的 Cre 小鼠品系进行了广泛筛选，并评估了它们在摄食行为中的作用。大多数标记基因主要靶向兴奋性神经元并标记一种或几种 cNTS 亚型，不同的基因显示出基本不重叠的表达模式。这 19 个基因共同标记了 92% 的兴奋性 cNTS 神经元，使该标记集成为研究 cNTS 组织的有价值的遗传工具。进食行为过程中细胞类型特异性的神经动力学作者使用 k-means 聚类分析比较了 cNTS 亚型的反应动力学。该分析揭示了两种类型的神经动力学，它们可能代表与食物摄入相关的不同感觉信号。在 Gcg 和 Lepr 神经元中观察到 I 型反应，在整个 30 分钟的进食过程中表现出逐渐、稳定的增加，反应幅度与累积食物摄入量相关。这些神经元可能代表摄入后信号的积累。相比之下，II 型反应随着脉冲样动力学而迅速上升。在 Th 和 Penk 神经元中观察到这些波动信号，脉冲持续时间约为 20-30 秒，脉冲间间隔为 1 分钟。为了确定 II 型神经元的脉冲样反应是否与摄食行为相关，作者将光度测量信号与每次舔舐的开始对齐，Th和Penk神经元在液体摄入过程中被急性激活，当小鼠停止舔舐时，活动迅速恢复到基线， II 型反应与累积食物摄入量呈负相关，因为摄入频率随着饱腹感的增加而降低。II 型活动在第一次舔后立即上升，表明这些神经元编码瞬时摄入信号，而不是预期食物或舔舐动作。Th/Prlh 神经元响应食管扩张作者在摄入不同流质饮食期间将膳食模式与 Th 神经动力学进行了比较，发现 Th 神经活动的振幅与回合大小（每次回合的总舔次数）呈正相关，但与舔频率或回合持续时间无关。这表明 Th 神经元编码每次舔舐的瞬态摄取量。作者为小鼠配备了口腔内导管，以在监测 Th 神经元反应的同时输送受控体积的液体。Th 神经元在输注后立即表现出急性激活。反应幅度与输液量呈正相关但不受输注速度的影响，因此，Th cNTS 神经元特异性地代表每次舔舐的瞬时体积。与 Th 群体一样，Prlh 神经元被食管扩张激活。重要的是，沉默食管周围的感觉传递阻断了 Prlh/Th 神经对机械探查和液体摄入的反应。味蕾消融不影响 Prlh/Th 神经活动。这些结果共同表明，Prlh/Th 神经元通过特异性检测吞咽过程中食管中的机械膨胀来监测每次吞咽的体积。Gcg 神经元编码摄入多种营养物质作者检查了肠道中刺激 Gcg 神经元的特定信号。作者观察到它们的反应不是由胃膨胀介导的，因为胃内球囊的充气未能激活这些神经元， Gcg 神经活性与输注溶液的热值相关，但与输注体积无关。此外，作者发现 Gcg 神经元的营养反应在饱腹条件下显着减弱，而食物剥夺强烈增加了对流质饮食的胃内和十二指肠内输注的反应幅度。这与 Th 神经元形成鲜明对比，Th 神经元无论内部状态如何都表现出一致的反应。这些发现表明，两种类型的 cNTS 神经元对与摄食相关的内脏信号表现出不同的反应概况：Th 神经元通过检测食管扩张来跟踪瞬时摄入的体积，而 Gcg 神经元监测摄入后累积的常量营养素水平，反应取决于动物的内部状态。不同的感觉通路将内脏信号传递到 cNTS接下来，作者评估了不同感觉通路对营养信号的 Gcg 神经表征的贡献。迷走神经切断术对 Gcg 神经对全流质饮食或注入胃肠道的不同常量营养素的反应没有影响。TRPV1 脊髓传入神经的消融部分减弱了 Gcg 神经对胃肠道营养物质的反应。与这一想法一致，脊髓横断会破坏病变部位下方的脊髓上行通路，完全阻断了不同胃肠道宏量营养素诱导的 Gcg 神经活动。这些发现表明存在一种未表征的脊髓传入通路，将营养信号传递给 Gcg cNTS 神经元。Th、Gcg神经元的活动分别调控吞咽量和营养物质偏好为了进一步研究 Th 神经动力学在此过程中的作用，作者使用闭环光遗传学范式来操纵每次舔舐期间的神经活动。舔触发的 Th 神经元刺激通过减少舔次大小来抑制食物摄入，而不影响开始舔次的动机，Th 神经元的光遗传学沉默增加了回合大小，促进了总食物摄入而不改变回合数。始终如一地，永久性 Th cNTS 消融或迷走神经传入沉默破坏了响应流速变化而调整的舔数和吞咽大小。这些发现强调了迷走神经-Th cNTS 通路在监测食管扩张中的作用，为调节吞咽量提供实时反馈。相比之下，动物使用不同的策略来适应营养成分的变化。当作者稀释流质饮食时，小鼠增加了舔舐以保持一致的卡路里摄入量。Gcg 神经元的光遗传学刺激通过阻止吞咽开始而不影响吞咽大小来抑制摄入，从而将它们的作用与 Th 神经元的作用区分开来。这些发现表明，Gcg 神经元通过监测肠道营养信号和控制舔舐开始来调节热量摄入。总的来说，这些发现强调了门静脉-脊髓传入-Gcg cNTS 通路在传递肠道营养信号以驱动食物偏好方面的重要性。总结了解感觉信息如何转化为功能输出是破译感觉系统机制的关键。cNTS 是将内部感觉信号传输到大脑的主要中继器。尽管已经探索了它在摄食调节中的作用，但摄入相关信号如何在不同的 cNTS 神经元类型中表示仍不清楚。作者确定了不同的 cNTS 亚型，这些亚型具有不同的反应动力学和与食物摄入相关的感觉调节，协调了摄食调节的不同方面。cNTS中Th神经元监测着食道的机械刺激以及瞬时食物摄入量，为进食活动提供了短期的反馈信号以控制摄入的速度；Gcg神经元探测着肠道及肝门静脉的营养信号，编码累计摄入的营养，从而调控了摄食饱足感并指导对食物的选择。https://www.nature.com/articles/s41593-024-01828-8找实验方法，上脑声常谈动物模型构建与行为评估交流群扫码邀请入群方法检索教程往期实验方法，需要的老师可以按照以下操作进行查阅：进入公众号脑声常谈→底部菜单栏脑声助手方法检索→最上方搜索框输入实验名称，您找的实验方法就出来啦！

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