對於帕金森病患者來說，深部腦刺激（DBS）可以緩解身體症狀。這種外科手術包括將超細導線電極植入大腦的特定區域。為了治療帕金森病，外科醫生會瞄準大腦中心附近稱為丘腦底核的大腦結構。電極，有時統稱為“大腦起搏器”，會傳遞高頻電脈衝，干擾目標腦組織中的神經元活動。
迄今為止，已有超過10萬名帕金森病患者接受了這種技術的治療。該手術可以有效地控制震顫和僵硬等症狀，但與所有治療方法一樣，它也有不良副作用。由於原因尚不清楚，它會在少數患者中引起暴飲暴食。
這一觀察結果促使耶魯大學醫學院的一組神經外科醫生進行深入研究。現在，該團隊在小鼠大腦中發現了一條神經通路，該通路在受到刺激時會引發暴飲暴食。他們的研究結果，發表於5月25日的《科學》雜誌，為了解大腦如何控制進食行為提供了線索，並可能有助於解釋為什麼DBS有時會在帕金森病患者中引起暴飲暴食。如果在人類中也發現類似的神經開關，它最終可能導致針對這種飲食失調的新療法。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
在他們的研究中，張曉冰和安東尼·N·範登波爾使用了一種廣泛採用的方法，稱為光遺傳學，該方法可以開啟或關閉特定的腦回路。研究人員將基因工程病毒注入到丘腦底核的一部分稱為不確定帶的細胞組中，該區域合成一種稱為GABA的腦訊號分子，該分子會降低神經活動。該病毒攜帶一個基因進入這些細胞，該基因開始表達一種稱為通道視紫紅質的真菌蛋白變體。這使得細胞對光敏感，使研究人員能夠透過光纖傳遞到大腦的雷射脈衝以極高的精度啟用它們。
他們發現啟用這些神經元會立即引起暴飲暴食，使小鼠在短短10分鐘內吃掉其每日口糧的三分之一以上，並增加了它們對高脂肪食物的偏好。進行10分鐘的弱刺激，並以30分鐘的間隔重複四次，會加劇暴飲暴食和對高脂肪食物的渴望，導致小鼠消耗近四分之三的每日食物攝入量，並增加體重。相比之下，未經治療的“對照”動物在同一時間內吃掉的食物不到其每日口糧的四分之一。
研究人員還發現，當小鼠禁食一天時，以及對被稱為“飢餓激素”的胃飢餓素做出反應時，這些相同的細胞變得更加活躍。另一方面，透過注射攜帶導致細胞死亡的基因的病毒來破壞神經元，會減少動物的總體食物攝入量，並在八週內將其體重增加減少50%以上。
張和範登波爾以一種方式改造了他們的病毒，即將通道視紫紅質基因與編碼紅色熒光蛋白的另一個基因融合在一起，使他們能夠“標記”GABA神經元並追蹤從細胞主體延伸出來的長纖維或軸突的路線，從而證實這些細胞將這些纖維投射到稱為室旁丘腦的大腦區域的細胞中。沉默或殺死這些細胞與啟用GABA神經元具有相同的效果——增加動物的食物攝入量，而啟用它們則會停止它們的進食。“我認為我們的發現讓我們對可能參與暴飲暴食的大腦區域有了一些瞭解，”範登波爾說。“但是，目前很難知道不確定帶是否普遍負責人類的暴飲暴食。”
劍橋大學認知和行為神經科學家瓦萊麗·馮（Valerie Voon）沒有參與這項研究，她稱這些發現是“有趣的觀察，可能解決了臨床文獻中一些尚未完全理解的觀察結果”。例如，她說，它們可能有助於解釋“為什麼刺激帕金森病患者的丘腦底核會加劇進食行為和體重增加”。馮補充說，研究結果指出了對不確定帶神經元的刺激作用，這可能解釋這些行為。
如果這項研究的結果適用於人類，它們可能有助於外科醫生最大限度地減少帕金森病患者接受DBS治療時暴飲暴食的副作用。它們也可能對開發治療這種行為的藥物有幫助。“只有一小部分接受DBS的人會出現暴飲暴食，但電極的放置可能是一個關鍵因素，”範登波爾解釋說，“如果我們能找到一種安全地選擇性抑制不確定帶GABA細胞的藥物，這可能對治療有益。”
範登波爾說，他和他的同事們希望更多地瞭解這些細胞的作用及其解剖結構。“我們希望繼續努力瞭解GABA不確定帶神經元的作用，它們投射到其他哪些地方，大腦的哪些部分向不確定帶發出訊號，以及它們可能有助於哪些其他功能。”