早在几十年前，科学家通过山羊和大鼠实验就发现：哺乳动物倾向于增加寒冷环境下的食物摄入。这种温度调节进食的现象被认为是寒冷环境下动物为了维持相对恒定的体温而需要更多的食物摄入来维持能量平衡。

尽管我们对于体温调节和摄食行为的相关的神经环路已经比较清楚，但介导它们之间如何联系，以及这些与体温调节相关的脑区如何影响进食相关脑区神经元的活动仍有很多谜团。

在本研究中，研究人员将小鼠置于不同的冷暴露条件下，发现无论是预冷10分钟、2小时，还是长期暴露于冷环境5小时，均显著增加摄食量，且这种摄入增加与性别无关，提示这种将冷感受快速转化为促进摄食行为输出的过程涉及到一个影响体温调节和进食调节的神经环路。

对经过冷暴露处理后的小鼠进行c-Fos免疫染色，研究人员发现ARC^AgRP神经元被显著激活。在体光纤钙信号记录显示，在小鼠冷暴露后可立即观察到ARC^AgRP神经元中钙活动的短暂和快速增加，表明ARC^AgRP神经元在冷刺激时被显著激活。

研究人员利用逆行跨单突触追踪技术并结合c-Fos染色，确定了对冷有反应并且同时支配ARC^AgRP神经元的三个上游脑区包括mPOA、PVN和DMH。接下来，利用离体脑片电生理记录，研究人员发现只有来自mPOA的冷反应神经元与ARC^AgRP神经元形成兴奋性突触连接。而冷反应的PVN和DMH神经元鲜少与AgRP神经元形成突触连接。

为了进一步验证mPOA>ARC^AgRP通路介导了冷诱发的摄食行为，研究人员借助TRAP2小鼠，通过光遗传学激活冷反应性mPOA神经元到ARC的轴突投射末端可以显著增加进食次数和进食时间，表明激活mPOA>ARC^AgRP通路可以引发寒冷诱发的摄食行为。

进一步，研究人员通过化学遗传学抑制ARC^AgRP神经元，或者抑制投射到ARC的mPOA神经元，都可以降低寒冷诱发的摄食行为，证明了mPOA-ARC^AgRP是介导寒冷诱发摄食行为所必需的神经环路。

综上所述，研究人员证实了 mPOA-ARC^AgRP神经环路对于寒冷诱发进食行为是必要且充分的。这项研究进一步加深了我们对连接体温调节和能量稳态两者之间的神经环路及其相互作用的理解。

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https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109502