为什么高能量食物越吃越想吃？北京脑所龚蓉实验室发现关键神经机制 | Neuron
借助味觉与过往经验快速判断食物营养价值，对生物生存具有核心意义。但生物体初次摄入陌生食物时，大脑如何快速建立味觉信号与消化后营养收益的关联，也就是内感受信号介导该学习过程的内在机制，目前仍缺乏系统性认识。
2026年7月22日，北京脑科学与类脑研究所（‘北京脑所’）龚蓉团队在 Neuron 在线发表论文 “A Synchronous State in the Midbrain Dopamine Network for Interoceptive Nutrient Learning”。研究发现，中脑腹侧被盖区（VTA）多巴胺能神经元通过进入一种低频同步化为特征的神经网络状态，介导味道与营养的关联学习。该研究为理解内感受信号与外部线索的关联学习的神经基础提供了新的视角。
研究团队首先设计了一套食物营养学习任务，同时进行双光子钙成像记录。基于该任务范式，团队通过对比小鼠学习前后对两种适口性相近、但热量存在显著差异的液体食物的摄食行为，分析食物营养学习对小鼠摄食活力的调控作用。结果显示，小鼠对于含营养的食物消费活力增强，并且VTA多巴胺能神经元可以表征该过程（图1）。
图1 风味-营养关联学习
研究进一步利用双光子钙成像、Neuropixels高密度电生理记录和在体多巴胺检测等手段，对食物营养学习过程中的VTA多巴胺能神经元进行检测。结果发现，在小鼠开始进食后，多巴胺能神经元首先出现快速响应；持续进食数十秒后，部分多巴胺能神经元进入同步状态，以约0.8 Hz的节律进行同步爆发。通过多天纵向细胞匹配追踪分析发现，相较于学习过程中神经元的平均反应，神经元参与同步化的情况可以更好地预测学习后测试中小鼠的行为表现（图2）。
图2 持续进食阶段部分多巴胺能神经元进入同步化状态
之后通过胃插管，探究味觉和营养信号对于同步化过程的影响。结果显示：相较于只存在口腔感觉的液体食物，同时存在口腔感觉和胃部营养输入时，可以有效地引起多巴胺神经元同步化的产生；当口腔感觉与胃部营养输入时序错位无法重叠时，同步化强度明显减弱；摄入的热量越高，同步化越强，并且碳水化合物、脂肪和蛋白质均可有效诱导该同步化现象发生（图3）。
图3 同步化状态需要口腔感觉和胃部营养输入同时存在
为验证同步化状态与学习效果的因果联系，研究人员在学习阶段小鼠进食后的口腔-胃肠反应重叠阶段对多巴胺能神经元进行了光遗传抑制实验。结果显示，在该阶段抑制多巴胺能神经元并不会对小鼠当前进食产生影响，但会对风味-营养学习的效果产生抑制。随后，研究团队以约0.8 Hz的成簇节律，刺激VTA至伏隔核腹侧壳区的多巴胺神经元通路模拟同步化状态。结果显示，在没有真实营养输入下，小鼠依旧会对与光遗传激活的配对的风味产生更强的消费活力（图4）。
图4 抑制或激活同步化可以影响学习效果
总结
本研究发现，小鼠自主摄入陌生食物时，中脑腹侧被盖区会出现一种独特的同步活动状态；该同步状态可募集一套特异性神经环路，调控后续摄食行为的进食强度。这一神经状态能够将口腔味觉线索与内感受层面的营养收益建立关联，也为高热量食物诱发摄食行为习得性增强的内在机制提供了潜在的神经生物学基础。
论文信息
北京脑所、北京大学博士生杨笑，北京脑所博士后闫伟杰，北京脑所、中国农业大学博士生路维轩，北京脑所技术员王瑞洁为本文的共同第一作者，研究员龚蓉为通讯作者。
本研究获得了北京脑所陈广实验室博士生王志超，国家安全特需药品全国重点实验室宋睿、韩笑、杨梦蝶的合作和支持。感谢课题组的李丁宁、韩华醒、杨现飞等同学在本研究中做出的贡献。感谢卢尧博士在数据分析方法上提供的宝贵建议与技术支持。本研究获得中华人民共和国科学技术部科技创新 2030重大项目、国家自然科学基金、北京脑科学与类脑研究所（CIBR）、北京市新星计划等基金资助。
