十月4,2016

使身体凉爽的脑细胞

乍看上去

  • 研究人员在小鼠中发现了一组热敏性大脑细胞,这些神经细胞既能促进神经系统又能促使身体凉爽的行为改变。
  • 该研究为大脑如何调节体温这一长期存在的问题提出了答案。
神经元的插图。 长期以来,科学家一直试图了解大脑中的细胞如何调节体温。Svisio / iStock / Thinkstock

人体的温度受到严格控制。我们通过皮肤外层的专门神经细胞感知环境温度的变化。如果我们太热或太冷,我们的神经系统就会激活反应以帮助改变温度。我们可以流汗来冷却或颤抖以产生热量。我们的血管可以收缩以保存热量或膨胀以释放热量。为避免不适,我们有时会寻找不同的环境-选择走进空调房或坐在暖气旁。

目前尚不清楚我们的大脑如何打开这些调节系统和行为。由加州大学旧金山分校的扎卡里·奈特(Zachary Knight)博士领导的研究小组搜寻了能检测大脑区域温度变化的神经元,该温度区域调节着温度和睡眠等神经系统功能:下丘脑的视前区。这项研究部分由美国国立卫生研究院的糖尿病,消化与肾脏疾病研究所(NIDDK)和国家神经疾病与中风研究所(NINDS)资助。结果发表在 细胞 在2016年9月22日。

研究人员使用一种称为phosphoTRAP的技术,鉴定了当小鼠暴露于温暖的温度时被激活的基因。他们发现了一群独特的热敏性脑细胞,它们表达高水平的称为PACAP和BDNF的神经肽。研究小组测量了这些老鼠在定制室内暴露于温度升高(从25°C到45°C)和降低(从25°C到10°C)时的活动。特殊的神经元是由温暖的温度激活的,而不是由低温激活的。

科学家通过遗传将光响应蛋白插入专门的细胞中以控制其活性。这使研究人员可以使用光纤灯打开热敏神经元。激活细胞后,动物的核心体温下降。动物尾巴中的血管扩张以释放热量,燃烧脂肪的热量产生减少。老鼠还自发地移到了房间的较冷部分,表明这些神经元的激活可以诱导神经系统和行为改变,从而降低人体温度。

通过成像技术,研究人员证实,热敏神经元可以进入控制神经系统反应和动机行为的大脑区域。这些特殊的脑细胞可以通过刺激动物皮肤中的热敏感神经细胞而被激活,这表明神经元利用人体周围的温度传感器进行热检测。

奈特说:“我们对周围组织中体温的调控方式了解很多,而对大脑的关键调控区域了解得很多,但是作为体温主要调控者的神经元的身份却难以捉摸。”作者认为,特定的热和冷感应神经元集位于视前区域内,以作为体温的中央控制中心。然而,需要更多的研究来确定这种冷敏细胞是否也存在。

― Tianna Hicklin博士

相关链接

参考文献: 控制体温的热敏神经元。 Tan CL,Cooke EK,Leib DE,Lin YC,Daly GE,Zimmerman CA和Knight ZA。 细胞。 2016年9月22日; 167(1):47-59.e15。 doi:10.1016 / j.cell.2016.08.028。 Epub 2016年9月8日。PMID:27616062。

资金: 美国国立卫生研究院共同基金,美国国立卫生研究院糖尿病,消化与肾脏疾病研究所(NIDDK)和美国国家神经疾病与中风研究所(NINDS)获得了NIH新发明奖。