无脑生物如何控制食欲

水螅是一种外形类似洛夫克拉夫特的微生物，嘴巴一端被触手包围，身体细长，另一端有脚。它没有大脑或中央神经系统。尽管缺乏大脑和中央神经系统，但它仍然能感觉到饥饿和饱腹。这些生物如何知道自己什么时候饿了，什么时候吃饱了？

水螅虽然没有大脑，但确实有神经系统。德国基尔大学的研究人员发现，它们有内胚层（位于消化道）和外胚层（位于动物的最外层）神经元群，这两种神经元都有助于它们对食物刺激作出反应。外胚层神经元控制生理功能，例如向食物移动，而内胚层神经元与进食行为有关，例如张嘴——这也会吐出任何难以消化的东西。

即便是这种有限的神经系统也能发挥一些令人惊讶的复杂功能。水螅甚至可能让我们了解食欲是如何进化的，以及中枢神经系统的早期进化阶段是什么样的。

不用了，谢谢，我吃饱了

在研究水螅的神经系统如何控制饥饿之前，研究人员专注于研究是什么导致水螅产生最强烈的饱腹感。他们用盐水虾喂养 卤虫 这是它们的常见猎物，并且暴露于抗氧化剂谷胱甘肽中。 之前的学习 有研究表明，谷胱甘肽能触发水螅的进食行为，使它们将触手卷向嘴巴，就像吞咽猎物一样。

水螅 卤虫 一组可以吃东西的老鼠随后被给予谷胱甘肽，而另一组只被给予谷胱甘肽，没有实际食物。饥饿程度是通过他们张嘴的速度和频率来衡量的。

结果发现，第一组老鼠已经吃饱了虾，喂食 8 小时后，它们对谷胱甘肽几乎没有任何反应。它们的嘴巴几乎张不开，而且张得很慢，因为它们还没有饿到需要谷胱甘肽这样的诱因来让它们觉得需要再吃一顿。

喂食后 14 小时，吃过虾的水螅才会张大嘴巴，张得足够大，速度足够快，以表示饥饿。然而，那些没有喂食、只接触谷胱甘肽的水螅在接触谷胱甘肽 4 小时后才开始出现饥饿迹象。张嘴并不是饥饿引起的唯一行为，因为饥饿的动物也会在水中翻筋斗，向光处移动，这些行为与寻找食物有关。吃饱的动物会停止翻筋斗，并紧贴在它们所在的水箱壁上，直到它们再次感到饥饿。

食物对“大脑”的影响

在观察了水螅的行为变化后，研究小组研究了这些行为背后的神经元活动。他们重点研究了两种神经元群，即外胚层神经元群（称为 N3）和内胚层神经元群（称为 N4），这两种神经元都与饥饿和饱腹感有关。虽然已知这些神经元会影响水螅的摄食反应，但它们究竟是如何参与其中的，至今仍不得而知。

水螅全身都有 N3 神经元，尤其是脚部。这些神经元发出的信号告诉动物它已经吃饱了，正在感到饱腹。随着动物越来越饿，这些信号的频率会降低，并表现出更多与饥饿相关的行为。在只接触谷胱甘肽而不喂食的动物中，N3 信号的频率没有变化，这些水螅的行为就像长时间没有进食的动物一样。只有当它们得到真正的食物时，N3 信号频率才会增加。

研究人员在论文中表示：“外胚层神经元群 N3 不仅通过增加神经元活动来应对饱腹感，而且还控制因进食而改变的行为。” 学习，该论文最近发表在《Cell Reports》杂志上。

尽管 N4 神经元仅在有食物的情况下与 N3 群体间接交流，但它们被发现通过调节水螅张嘴的宽度和张嘴的时间来影响进食行为。饥饿或仅暴露于谷胱甘肽的水螅中观察到较低频率的 N4 信号。较高频率的 N4 信号与动物闭嘴有关。

那么，微小无脑生物的神经活动能告诉我们什么有关我们复杂大脑进化的信息呢？

研究人员认为，水螅简单的神经系统可能与我们人类的中枢神经系统和肠道神经系统相似，而中枢神经系统和肠道神经系统要复杂得多。虽然 N3 和 N4 独立运作，但它们之间仍然存在一些相互作用。研究小组还认为，N4 调节水螅进食行为的方式与哺乳动物消化道的调节方式相似。

他们在同一篇文章中表示：“在小鼠中也可以发现类似的控制食欲/饱腹感的神经回路结构，其中肠道神经元与中枢神经系统一起控制张口。” 学习。

或许，从某种程度上来说，我们确实是凭直觉思考的。

Cell Reports，2024 年。DOI： 10.1016/j.celrep.2024.114210