如何在美食诱惑面前坚持运动？Nature Neuroscience：揭示食欲素神经元HONs如何帮助抵抗美食诱惑并保持锻炼

尽管科学界普遍认为运动对健康有显著益处，但许多人在面临美食的诱惑时，往往选择少运动、多进食。相关研究表明，外侧下丘脑神经元在运动动机中扮演重要角色，但其具体如何调节个体在运动和进食之间的选择尚不清楚。

近日，瑞士神经行为动力学实验室Daria Peleg-Raibstein和Denis Burdakov 团队在Nature Neuroscience发表了题为Orexin neurons mediate temptation-resistant voluntary exercise的研究论文，通过对小鼠在跑滚轮和吃美食之间自由快速切换的行为进行分析，发现下丘脑促食素/食欲素神经元（HONs）在维持运动选择中起到了至关重要的作用，HONs活动能够进行运动和进食之间的价值评估，帮助小鼠在面对美食诱惑时仍然选择运动，这一发现为理解运动偏好的神经经济学机制提供了新的见解。

为探讨食欲素系统在抵抗诱惑、维持自愿运动中的作用，研究人员将小鼠置于八臂迷宫中央，中央的每条臂上都有一个选择，包括跑轮、新物体、新小鼠、水、光亮区、黑暗区、普通饲料以及一个空臂或美食。当食物选项仅限于普通饲料时，小鼠大部分时间分配在跑轮和饲料之间。当美食加入时，小鼠在普通饲料区的时间显著减少，但在跑轮区的使用和占用时间未受到影响，显示出小鼠在美食存在时仍然保持对跑轮的兴趣，这种行为被定义为“抗诱惑自愿运动”（TRVE）。

图1：小鼠中的TRVE

接下来，研究人员测试了食欲素神经肽信号受阻对TRVE的影响。在加入美食后，注射了食欲素受体拮抗剂（almorexant，ALMO）的小鼠在跑轮区的时间和使用频率显著减少，但跑轮外的总活动距离没有影响，表明当食欲素受体被拮抗时，美食的存在会降低跑轮的“吸引力”及使用，但不会影响一般的运动行为。同时，跑轮使用量的减少与美食消耗量的增加有关。在特异性去除HONs细胞模型中也观察到TRVE的破坏，这进一步确认了HONs及食欲素受体信号在TRVE中的必要性。

图2：TRVE需要食欲素受体信号转导

对食欲素依赖性TRVE行为微观结构机制的研究发现，ALMO引起的TRVE中断减少了小鼠的跑轮次数，但没有改变每次跑步的持续时间或跑步距离，表明食欲素在运动启动中起着重要作用，而这种作用在面对美食时会减少。同时，ALMO增加了美食进食次数，但没有影响每次进食的持续时间或进食量。

图3：TRVE的行为微观结构和食欲素受体阻断的作用

对小鼠面对跑轮和美食时的决策过程进行分发现，当小鼠只能选择美食或跑轮时，ALMO对其进食和运动行为没有显著影响，而当美食和跑轮同时存在时，ALMO显著减少了小鼠使用跑轮的时间和频率。此外，研究人员还发现，未经ALMO处理的小鼠更倾向于选择进入跑轮区域，而ALMO处理小鼠在跑轮和美食之间的选择几率相似，但它们在美食区的停留时间增加，表明HONs可能通过减少美食的吸引力来促进TRVE。进一步的实验表明，在跑轮和美食都存在的情况下，未经ALMO处理的小鼠的进食量和跑轮使用量之间没有显著关系，而ALMO处理小鼠的进食量与跑轮使用量呈负相关。这些发现表明，HONs在TRVE中的作用并不是通过促进运动或进食来实现的，而是通过在进食和运动之间进行权衡，从而影响小鼠的决策行为。

图 4：食欲素受体依赖性 TRVE 的决策过程

此外，研究人员还发现HONs的活动动态与小鼠在TRVE中的行为选择密切相关。HONs的活动在小鼠进行跑轮运动或进食美食时发生显著波动，并且这些波动能够预测小鼠的行为。通过人工诱导HONs高活动状态，发现HONs的自然活动对于小鼠在运动和进食之间的选择起关键作用，尤其在优先选择运动时更为显著。

图5：自主行为过程中的HONs动力学

总体而言，本研究发现HONs通过价值评估帮助小鼠在美食诱惑面前优先选择运动，干扰HONs活动会显著影响小鼠在运动和进食之间的选择，HONs的动态活动与行为选择密切相关，显示出特定的行为模式。本研究为进一步探讨HONs在自愿运动和其他神经系统交互中的作用提供了一个基因定义的切入点，并为理解人类在运动、饮食和健康选择中的决策机制提供新视角。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Tesmer AL, Li X, Bracey E, et al. Orexin neurons mediate temptation-resistant voluntary exercise. Nat Neurosci. Published online August 6, 2024. doi:10.1038/s41593-024-01696-2