研究者發(fā)現(xiàn)了小鼠大腦位于腦干區(qū)域的一個(gè)全新腦區(qū)periLC中的神經(jīng)元編碼了食物或飲料可口性的信息，通過雙向抑制性反饋調(diào)節(jié)，將小鼠行為維持在進(jìn)食或攝水階段，從而決定了動(dòng)物每次進(jìn)食或攝水量的多少。

根據(jù)這類神經(jīng)元在體內(nèi)的鈣信號(hào)活動(dòng)，配合小鼠的進(jìn)食或攝水行為抑制該類神經(jīng)元，能夠模擬改變食物可口性（palatability shifting）， 即使小鼠不處于饑餓或者饑的狀態(tài)，也能夠在不改變小鼠進(jìn)食或攝水次數(shù)的情況下，有效增加每次的攝取時(shí)間。很好解釋了為什么即使酒足飯飽之后，對(duì)于一些好吃的甜點(diǎn)或是可口的奶茶我們只要嘗了一口，依然難以抵制。

通過對(duì)小鼠全腦的饑餓環(huán)路以及饑環(huán)路進(jìn)行環(huán)路結(jié)構(gòu)和功能追蹤，研究者發(fā)現(xiàn)了一系列被兩類環(huán)路共同使用的腦區(qū)，其中就包括鮮有報(bào)到過的peri-locus coeruleus (periLC)。這個(gè)位于后腦腦干、臨近第四腦室的核團(tuán)僅在大鼠的大腦解剖研究中偶有提起，在Allen Institute公布的小鼠大腦結(jié)構(gòu)圖譜中還沒有精確定位，其功能更加撲所迷離。鑒于periLC屬于饑餓環(huán)路和饑環(huán)路的共同下游腦區(qū)，研究者大膽猜測(cè)這個(gè)腦區(qū)于進(jìn)食行為和攝水行為有密切相關(guān)性。

通過大量反復(fù)的嘗試，研究者開發(fā)出了一種在自由運(yùn)動(dòng)小鼠身上穩(wěn)定記錄后腦腦干深部腦區(qū)的鈣成像實(shí)驗(yàn)方法 （圖一）。腦干位于大腦的末端，與脊柱神經(jīng)直接相連。動(dòng)物處于清醒自由運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，腦干隨著運(yùn)動(dòng)中脖子肌肉的扭動(dòng)會(huì)有大幅度的位移。如何在這種情況下在腦干位置植入內(nèi)窺鏡設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)鈣成像檢測(cè)成為了領(lǐng)域內(nèi)共同的難題。通過對(duì)植入鏡片的具體改造，龔蓉博士成功記錄了periLC的神經(jīng)元在小鼠自由運(yùn)動(dòng)過程中的各種動(dòng)態(tài)變化。

相關(guān)性研究表明，periLC中的一部分神經(jīng)元與小鼠的進(jìn)食行為和攝水行為中的consummatory phase有密切相關(guān)性。部分神經(jīng)元在這個(gè)過程中會(huì)被激活，另一部分會(huì)被抑制。咋一看，神經(jīng)元反應(yīng)雜亂而無章。但通過細(xì)致的比較和研究，就會(huì)發(fā)現(xiàn)不盡其然。讓小鼠攝取不同口味的溶液，觀察這類神經(jīng)元的活動(dòng)，然后進(jìn)行圖像處理和無監(jiān)管的分組分析（unsupervised clustering）比對(duì)就會(huì)發(fā)現(xiàn)：對(duì)于類似性質(zhì)的溶液，譬如小鼠饑時(shí)喜歡的糖水和水、小鼠討厭的酸水和含鹽的水、苦水和高含鹽的水，興奮性反應(yīng)的細(xì)胞以及抑制性反應(yīng)的細(xì)胞都是來自于同一種亞群體；對(duì)于性質(zhì)截然相反的溶液，譬如甜味的水和苦味的水，抑制性反應(yīng)的細(xì)胞還是來自同一亞群，但是對(duì)甜水和苦水興奮性反應(yīng)的細(xì)胞卻屬于兩個(gè)不同的細(xì)胞亞群。

也就是說，對(duì)類似性質(zhì)的飲用物，無論興奮性反應(yīng)還是抑制性反應(yīng)都具有同質(zhì)性；但是對(duì)于異質(zhì)性的飲用物，興奮性反應(yīng)的細(xì)胞分屬不同亞群，能夠簡單粗暴地代表飲用物的‘好壞’性質(zhì)。而抑制性反應(yīng)的細(xì)胞則與食用或飲用物的性質(zhì)沒有關(guān)系。但非常有趣的是，這類抑制性反應(yīng)的神經(jīng)元在進(jìn)食或飲食時(shí)的反應(yīng)大小與食物或飲用物的可口性密切相關(guān)： 相同飲用體積情況下，對(duì)甜味水的抑制性反應(yīng)比對(duì)水的大，而苦味水的反應(yīng)是所有一系列測(cè)試溶液中抑制反應(yīng)小的。似乎細(xì)胞抑制性反應(yīng)的大小代表了食用或飲用物‘好壞’的程度，亦即可口度。

在通過一系列相關(guān)性實(shí)驗(yàn)的研究，研究者排除了小鼠進(jìn)食或攝水行為中舌頭或面部肌肉運(yùn)動(dòng)可能造成的假象，證明了抑制性反應(yīng)的存在與食物或飲用物本身的相關(guān)性。更重要的是，讓小鼠在自主狀態(tài)下進(jìn)食，從饑餓到溫飽的狀態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)，會(huì)發(fā)現(xiàn)這類抑制性神經(jīng)元的反應(yīng)比興奮性神經(jīng)元的反應(yīng)能夠更好的追蹤每次進(jìn)食的時(shí)間。由于在這個(gè)實(shí)驗(yàn)體系中，進(jìn)食時(shí)間與進(jìn)食量密切相關(guān)，所以也就是說抑制性反應(yīng)能夠更好地追蹤我們常說的每頓飯的飯量。很有可能，這類抑制性反應(yīng)的神經(jīng)元接收了食物或飲用物的可口性的信息，而且根據(jù)此信息編碼了小鼠目前進(jìn)食時(shí)間長度。

“鈣成像等相關(guān)性實(shí)驗(yàn)提供了我們很多重要的一手性資料，給了我們一個(gè)大膽猜測(cè)的基礎(chǔ)。但更重要的是通過建模和perturbation 實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證這樣的一個(gè)可能性” ，論文作者龔蓉強(qiáng)調(diào)。

根據(jù)periLC抑制性神經(jīng)元在體活動(dòng)的特性，研究者人為將小鼠自由進(jìn)食過程分割成兩分鐘的時(shí)間塊，包括兩種互相交替的特性：一種兩分鐘的時(shí)間塊不包括任何干擾，另一種時(shí)間塊內(nèi)一旦小鼠進(jìn)食，就會(huì)用光遺傳的辦法抑制periLC內(nèi)神經(jīng)元的活動(dòng)，的結(jié)果做組內(nèi)兩種時(shí)間塊內(nèi)的對(duì)比。研究者預(yù)測(cè)增加這類細(xì)胞的這種抑制性反應(yīng)會(huì)讓小鼠錯(cuò)誤認(rèn)為普通的食物或是純凈水變得更可口，從而增加每次進(jìn)食或是攝水的時(shí)間長度。

確實(shí)，研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)periLC 神經(jīng)元被抑制時(shí)，小鼠的進(jìn)食或是攝水量都顯著增加。更重要的是，這種增加不是來自于進(jìn)食或是攝水的次數(shù)增多，而是來自于每次進(jìn)食或喝水的時(shí)間變長，也就是說不是吃、喝更多次，而是每次吃或是喝得更多。這種反應(yīng)非常特異，如果將這種光遺傳學(xué)的抑制效果隨機(jī)分布，也就是不與小鼠的進(jìn)食或攝水行為相關(guān)聯(lián)，則均看不到進(jìn)食或攝水行為的明顯變化 （圖二）。

進(jìn)一步的數(shù)學(xué)建模表明，小鼠每次自主進(jìn)食或是攝水時(shí)間的長度分布符合指數(shù)分布特征，而抑制periLC神經(jīng)元的效果則改變了指數(shù)函數(shù)中的系數(shù)β。類似于在Markov 模型中改變了狀態(tài)改變的系數(shù)。1/β 是離開進(jìn)食或是攝水行為的概率，1-1/β則是停留在目前進(jìn)食或是攝水行為的概率 (Pstay) 。光遺傳學(xué)所介導(dǎo)periLC神經(jīng)元的抑制成功地把停留在目前進(jìn)食或是攝水行為的概率增加了5%左右，顯著增加了每次進(jìn)食或是攝水時(shí)間 （圖三）。

另外，當(dāng)同時(shí)給予小鼠兩瓶相同濃度或不同濃度的三氯蔗糖溶液時(shí)，倘若配對(duì)小鼠舔食一側(cè)溶液時(shí)抑制periLC神經(jīng)元，會(huì)改變?cè)瓉韺?duì)兩瓶溶液的喜好：都會(huì)增加匹配抑制那一側(cè)的溶液喜好度，即使這一側(cè)原來是相對(duì)不太喜歡的三氯蔗糖溶液濃度低的一側(cè)。因?yàn)槿日崽侨芤翰缓魏螤I養(yǎng)成分，因此對(duì)它的喜好直接代表了消耗食物或飲料的享樂值(hedonic value)， 這是可口性的一個(gè)重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，改變periLC神經(jīng)元的抑制程度，能夠模擬改變?nèi)芤旱目煽谛?，進(jìn)一步證實(shí)了這類神經(jīng)元編碼了所攝取食物或水的可口性信息