运动还是吃零食？我们的大脑如何决定

当我们在运动和随处可见的美味诱惑之间做选择时，大脑化学物质奥雷新素至关重要。这一研究结果还可能有助于那些发现很难激励自己去锻炼的人。

我是去锻炼，还是更愿意去咖啡馆享受一杯美味的草莓奶昔呢？直到现在，当我们做出这个决定时，我们的大脑里究竟发生了什么对科学来说一直是个谜，但苏黎世联邦理工学院的研究人员找到了答案。他们解码了哪个大脑化学物质和哪种神经细胞介导了这一决定：信息物质奥雷新素及其产生的神经元。

这些神经科学基础很重要，因为许多人没有得到足够的锻炼。我们大多数人可能已经决定一次甚至几次跳过锻炼，而选择日常生活中众多的其他诱惑之一。根据世界卫生组织的数据，80%的青少年和27%的成年人没有得到足够的锻炼。而且肥胖不仅在成人中，也在儿童和青少年中以惊人的速度增加。

关注奥雷新素（食欲素）

“尽管有这些统计数据，许多人还是能够抵制不断存在的诱惑并获得足够的锻炼，”苏黎世联邦理工学院的神经科学教授丹尼斯·布尔达科夫说。“我们想知道是什么在我们的大脑中帮助我们做出这些决定的。”

在他们对老鼠进行的实验中，研究人员能够证明奥雷新素在这一过程中扮演着关键角色。它是活跃在大脑中的一百多种信息物质之一。其他化学信使，如血清素和多巴胺，很久以前就被发现，它们的作用在很大程度上已被解码。奥雷新素的情况则不同：研究人员相对较晚地发现了它，大约在25年前，并且他们现在正在逐步澄清其功能。布尔达科夫是致力于研究奥雷新素的科学家之一。

现有知识无法解释选择

“在神经科学中，多巴胺是为什么我们选择做某些事情而避免其他事情的一个流行解释，”布尔达科夫说。这种大脑信使对我们的总体动机至关重要。“然而，我们目前关于多巴胺的知识并不容易解释我们为什么会决定锻炼而不是吃东西，”科学家继续说。“我们的大脑在吃东西和锻炼时都会释放多巴胺，这并不能解释我们为什么选择一个而不是另一个。”

为了找出原因，研究人员为老鼠设计了一个复杂的行为实验，老鼠可以在十分钟的试验中自由选择八个不同的选项。其中包括一个它们可以跑动的轮子和一个“奶昔吧”，在那里它们可以享用标准的草莓味奶昔。“老鼠喜欢奶昔的原因和人一样：它含有大量的糖和脂肪，味道很好，”布尔达科夫说。

在奶昔吧的时间减少

在他们的实验中，科学家们比较了不同组的老鼠：一组是正常的老鼠，另一组是奥雷新素系统被阻断的老鼠，这种阻断是通过药物或通过细胞的基因修饰实现的。

拥有完整奥雷新素系统的老鼠在跑轮上的活动时间是那些奥雷新素系统被阻断的老鼠的两倍，而在奶昔吧上的时间只有一半。然而，有趣的是，在科学家只提供给老鼠跑轮或奶昔的实验中，两组的行为没有差异。“这意味着奥雷新素系统的主要作用不是控制老鼠的活动量或它们的食量，”布尔达科夫说。“相反，当两个选项都可用时，它似乎对做出两者之间的决定至关重要。”没有奥雷新素，决定强烈倾向于选择奶昔，而老鼠放弃了锻炼以选择进食。

帮助那些运动量不足的人

研究人员预计奥雷新素也可能在人类中负责这一决策；这里涉及的大脑功能在两种物种中几乎相同。“现在将是一个在人类中验证我们结果的问题，”苏黎世联邦理工学院的团队领导达利亚·佩莱格-雷布斯坦说。她与丹尼斯·布尔达科夫共同领导了这项研究。这可能包括检查因遗传原因限制奥雷新素系统的患者 - 这种情况在大约占两千人中的一人。这些人患有嗜睡症（一种睡眠障碍）。另一种可能性是观察接受阻断奥雷新素药物的人。这类药物已获得失眠患者使用授权。

“如果我们了解大脑如何在食物消耗和体力活动之间进行仲裁，我们就可以开发出更有效的策略来应对全球肥胖流行病及相关代谢紊乱，”佩莱格-雷布斯坦说。特别是，可以开发干预措施来帮助克服健康个体和那些体力活动受限者的锻炼障碍。然而，布尔达科夫指出，这将是参与人类临床研究的科学家们面临的重要问题。他和他的团队致力于基础神经科学研究。接下来，他想找出在做类似运动和零食之间的决定时，奥雷新素神经元如何与大脑的其他部分互动。

Reference

Tesmer AL, Li X, Bracey E, Schmandt C, Polania R, Peleg-Raibstein D, Burdakov D: Orexin neurons mediate temptation-resistant voluntary exercise. Nature Neuroscience, 6 August 2024, 

Orexin neurons mediate temptation-resistant voluntary exercise | Nature Neuroscience

尽管众所周知体力活动对健康有益，但许多人运动不足；是什么驱使人们将锻炼优先于其他选择，这一点尚不清楚。我们开发了一项任务，使我们能够研究老鼠如何在轮子跑步和其他自愿活动（如吃美味食物）之间自由且迅速地交替进行。当提供多个选项时，老鼠选择在没有任何外在奖励的情况下花大量时间在轮子上跑步，并且即使增加了美味食物作为选项，也保持这种行为。对食欲和消费过程的因果操作和相关性分析揭示了这种偏爱轮子跑步的行为是由下丘脑hypocretin/orexin神经元（HONs）实现的。HON操作对轮子跑步和进食的影响强烈依赖于上下文，当两个选项都可用时影响最大。总的来说，这些数据表明，HON活动实现了一种“吃-跑”裁决，导致选择锻炼而非食物。