腹侧海马神经元编码餐食相关记忆的神经机制及其在能量平衡调控中的作用

【字体: 时间:2025年06月12日 来源:Nature Communications 14.7

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  本研究揭示了腹侧海马(HPCv)神经元在餐食间隔期动态激活的特性,通过钙成像、TRAP病毒标记和单核RNA测序等技术,发现这群5HT2a R富集的神经元通过投射至外侧下丘脑区(LHA)编码餐食空间记忆,并调控餐间时间间隔。该发现为理解记忆调控摄食行为的神经环路提供了新靶点,对肥胖等代谢疾病研究具有重要意义。

  

在自然界中,动物需要准确记住食物位置以优化觅食效率,而现代人类虽无需狩猎,餐食记忆仍深刻影响饱腹感和后续进食行为。然而,大脑如何编码"这顿饭吃了什么、在哪吃的"这类记忆,始终是未解之谜。美国南加州大学Scott E. Kanoski团队在《Nature Communications》发表的研究,首次揭示了腹侧海马区(HPCv)特定神经元群体作为"餐食记忆印迹细胞"的分子特征和神经环路机制。

研究采用多学科交叉技术:1)光纤光度法记录自由进食大鼠HPCv钙活动动态;2)TRAP病毒技术标记餐食激活的神经元并进行功能缺失实验;3)逆向示踪结合cFos染色确定神经投射特征;4)单核RNA测序鉴定分子标记;5)药理学和化学遗传学调控特定通路。所有实验均使用雄性Sprague-Dawley大鼠模型。

腹侧海马神经活动动态预测空间记忆表现
通过GCaMP7s钙成像发现,HPCv神经元在进食间隔期(而非咀嚼时)活动显著增强,这种动态变化与后续空间记忆测试表现呈正相关。TRAP病毒标记显示,餐后激活的神经元主要分布在CA1v锥体层,数量显著多于禁食状态。

餐食响应神经元特异性调控空间记忆
通过diphtheria toxin选择性清除餐食激活的CA1v神经元(FeddTA
组),发现仅破坏对餐食位置的记忆,而逃生任务等非餐食相关记忆完好。这种选择性损伤伴随餐量增大和餐频降低,但不影响焦虑水平或蔗糖动机。

LHA投射通路的功能验证
全脑投射图谱显示,餐食响应神经元特异性地密集投射至LHA(而非伏隔核等区域)。化学遗传学抑制CA1v→LHA通路后,大鼠丧失对餐食位置的记忆偏好,同时自发进食间隔缩短。双标记实验证实65%的LHA投射神经元在餐后被激活。

5HT2a
R的信号枢纽作用

单核RNA测序发现餐后HPCv内皮细胞和兴奋性神经元转录组变化最显著,其中5HT2a
受体(5HT2a
R)在cFos+
细胞中特异性富集。CA1v内注射拮抗剂M100907后,大鼠出现与LHA通路抑制类似的记忆缺陷和摄食模式改变。

这项研究不仅鉴定出HPCv→LHA通路作为餐食记忆的神经载体,更揭示了5HT2a
R在该过程中的分子开关作用。其重要意义在于:1)为"记忆调控摄食"理论提供了细胞层面的证据;2)解释了临床观察中内侧颞叶损伤患者连续进食的现象;3)为靶向HPCv的代谢疾病治疗提供了新思路。作者特别指出,该通路在人类肥胖相关 hippocampal subnetwork 中同样存在功能异常,提示其潜在的转化医学价值。未来研究可进一步探索该神经群体在饮食诱导肥胖模型中的变化规律,以及5HT2a
R激动剂对摄食行为的调控潜力。

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