中国科学院深圳先进技术研究院(SIAT)王立平博士带领的研究团队利用深度学习辅助行为追踪系统，对小鼠进食过程中的自发行为进行了详细研究。
该研究于 3 月 15 日发表在Neuron上。
研究人员描述了禁食小鼠在进食和非进食相关行为之间交替的碎片进食行为特征，并揭示了多个神经群体依次调节进食段的准备、启动和维持。
他们使用深度学习算法来识别单帧视频中老鼠的动作。总共识别出 14 个特征动作，并使用聚类算法将这些动作分类为八个有意义的行为。
然后将这些行为分为三类：进食、行走和环境探索。“小鼠在进食过程中的自发行为被描述为‘接近食物、接触食物、离开食物、探索环境’等行为的迭代，”王博士说。
通过分析不同神经群体在自发行为过程中的钙反应，研究人员发现当小鼠在环境中禁食时， ARC AgRP神经元被激活，但小鼠正在探索环境而不是进食。
在接近食物和进食的过程中，这些神经元受到抑制。当小鼠开始进食行为时，LH GABA神经元被激活，并且激活持续时间与进食行为持续时间的相关性很弱。DR GABA神经元在进食过程中持续激活，激活持续时间与进食行为持续时间呈强烈正相关。当小鼠离开食物去探索环境时，DR GABA神经元受到抑制。
研究人员使用光遗传学方法进一步研究了 ARC AgRP、LH GABA和 DR GABA神经元在小鼠碎片化摄食行为中的功能。
抑制 ARC AgRP神经元导致禁食小鼠进行更多的环境探索并减少进食，而激活这些神经元会增加进食并减少食物存在时的环境探索，但对塑料颗粒存在时的环境探索没有影响。激活 LH GABA神经元会导致老鼠表现出强烈的咬合行为，而抑制这些神经元会导致禁食的老鼠无法咬食物。激活 DR GABA神经元可显着延长小鼠的摄食行为，而抑制这些神经元可显着缩短摄食行为。
因此，研究人员推测，ARC AgRP神经元的功能是限制饥饿期间的非进食行为，从而让与进食相关的动机接管并启动进食行为。他们还得出结论，LH GABA神经元介导进食行为的启动，而 DR GABA神经元参与调节进食行为的维持。
与小鼠类似，人类也表现出碎片化的进食行为，在进食过程中不会持续关注食物，而是持续关注周围的环境。孩子们一边吃饭一边玩耍，而成年人通常一边吃饭一边进行社交活动。
“这项研究加深了我们对摄食过程和神经调节机制的理解，为摄食相关疾病的研究提供了新思路，”王博士说。
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