腦電刺激提供暴食線索

——特定神經迴路控制衝動性飲食

Moheb Costandi 2017年5月31日

深部腦刺激(deep-brain stimulation ，DBS)能緩解帕金森病（Parkinson』s disease）患者的軀體癥狀。用該法治療帕金森病，外科醫生需要將超薄線電極植入患者大腦的特定區域——一個叫做丘腦底核（subthalamic nucleus）、位於大腦中心附近的大腦結構。植入的電極被稱為「腦起搏器（brain pacemaker）」，通過傳遞高頻電脈衝，在目標腦組織中干預神經活動。

到目前為止，已經有超過10萬名帕金森病患者接受了DBS療法。它可以有效地控制肢體震顫、僵化等癥狀，但像所有其它的治療一樣，它也會帶來有害的副作用。由於某些尚不清楚的原因，它可以導致小部分病人暴食（binge eating）。

該現象促使耶魯大學醫學院的幾個神經外科醫生展開進一步探索。現在，研究人員已經發現了小鼠大腦經電刺激時引發暴食的神經通路。他們的研究成果於5月25日發表在《科學》雜誌上，提供了大腦如何控制飲食行為的線索，有助於解釋為什麼DBS有時會導致帕金森病患者暴飲暴食。如果類似的神經開關也存在於人腦中 ，我們最終就可能獲取治療人類進食障礙的新療法。

Xiaobing Zhang 和Anthony N. van den Pol在該研究中使用了光遺傳技術——一種被廣泛採用的方法，能使一個特定的大腦迴路被打開或關閉。研究者首先將轉基因病毒注入一組未定帶（zona incerta）細胞。未定帶是丘腦底核的一部分，可合成γ-氨基丁酸（GABA）大腦信號分子，減弱神經活動。轉基因病毒進入未定帶細胞後，開始表達一種被稱為光敏感通道蛋白（channelrhodopsin）的變異真菌蛋白，這使得細胞對光線敏感。研究人員再將激光脈衝通過光纖傳遞到大腦，從而以極高精度激活未定帶細胞。

他們發現激活這些神經細胞能立即引起小鼠暴食，讓小鼠在短短10分鐘內，吃完超過三分之一的日常口糧，並增強它們對高脂肪食物的偏愛。若對小鼠大腦施以弱刺激，每次作用10分鐘，並以30分鐘為間隔重複四次，則會使小鼠暴飲暴食更加嚴重，讓它們對高脂肪食物的慾望也更加強烈，導致小鼠攝入近四分之三的日常口糧，同時體重增長。相比之下，未經處理的「控制組」動物，在同一時間段只吃了不到四分之一的日常口糧。

研究人員還發現，當老鼠禁食一天後，被稱為「飢餓激素」的胃飢餓素（ghrelin）水平發生變化，同時未定帶細胞也變得更加活躍。而另一方面，注射病毒攜帶的基因會破壞這些神經細胞，導致細胞死亡，減少動物的整體食物攝入量，並使小鼠在八個星期內體重增長減少50%以上。

Zhang和 van den Pol通過把光敏感通道蛋白基因融合到紅色熒光蛋白基因，使病毒能夠「標記」GABA神經細胞，跟蹤從細胞體伸出的軸突的路徑，確認這些細胞將軸突延伸到了被稱為室旁丘腦（paraventricular thalamus）的大腦區域中。激活GABA 神經元能夠增加動物的食物攝入量，相反，使這些細胞沉默或殺死它們，則會阻止動物繼續進食。這給了我們一些啟發，大腦的部分區域可能與暴食有關。」 van den Pol說。「但現在很難確定人類大腦中與暴食相關的區域是否是未定帶。」

Valerie Voon是劍橋大學的認知和行為神經學家，沒有參與這項研究。他認為該研究結果「非常有趣，有望解決臨床文獻中幾個知之甚少的問題」。例如，它們可能有助於解釋「為什麼刺激丘腦底核會使帕金森病患者飲食失常、體重增長「，這也許是刺激未定帶神經元導致的結果。

如果這項研究的結果適用於人，那麼外科醫生就可以幫助接受DBS治療的帕金森病患者，將發生暴食的風險降到最低，對其的藥物治療也可能得到很大發展。「只有一小部分進行DBS治療的人有暴食現象，電極的位置可能是一個關鍵因素。」 van den Pol解釋道，「如果我們能夠找到一種安全的藥物，選擇性地抑制未定帶的GABA細胞，也許就能有效地治療暴食。」

van den Pol說，他和同事們還想進一步了解這些細胞的作用及其解剖學原理。「我們希望繼續嘗試理解GABA未定帶神經元的角色：它們還指向其它什麼地方，大腦的哪個區域向未定帶發送信號，它們還有其它哪些功能。」

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