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进食行为是一项本能的行为,所有动物都需要通过进食来获取生存和繁衍所需要的能量和营养;进食行为又是一项保守的行为,尽管不周的动物在适应生存环境的过程中进化出不同的进食习惯,但是绝大多数动物都偏好进食甜味食物而厌恶苦味食物。对于动物们如何决定进食哪些食物、进食多少食物还有什么时候进食等基本问题的了解能够帮助科学家们解释大脑是如何运用外界的信息控制自身行为的。果蝇除了有与哺乳动物类似的进食偏好,还具备非常便利的遗传操作手段,是研究进食行为的合适模型。在自然状态下,黑腹果蝇主要以含有多种糖类的腐烂水果为食,因此对甜味物质的感知已经进化成为果蝇主要的调节和控制进食的因素。尽管在果蝇中一些糖感受相关的受体已经被发现,但是对这些受体下游的神经回路还了解的不是很清楚,进食相关的神经机制还有待于更多的实验来发现和证实。 在本篇论文里,我们首先检验了果蝇对于不同食物的偏好,证明果蝇不仅偏好于有甜味的食物,对于没有味道但是能够提供能量的食物也有一定的偏好;另外,果蝇对于甜味物质的偏好是浓度依赖的,它们能够根据自身状态和食物的质量来调节进食量的多少。其次,糖感受受体和糖感受神经元在果蝇正常的进食偏好中发挥重要作用,下调或上调糖感受信息的输入都会影响果蝇的进食偏好和进食量。随后,我们使用随机抑制果蝇脑内神经元的方法,筛选进食行为异常的品系,我们发现3个NP-Gal4(NP115-、NP883-和NP1076-Gal4)品系标记的神经元,它们的功能与正常的进食行为密切相关,这些神经元主要表达在中央脑食管下神经节(SOG)区域,这个区域被认为包含果蝇的初级味觉中心。当我们使用dORK或Kir2.1抑制这3个NP-Gal4标记的神经元的活性后,果蝇显著地降低了对糖溶液的进食量;而当我们在这些神经元中表达dTrpA1,然后通过热激的方法提高神经元的活性时,果蝇相应地表现出增强进食相关行为的表型,它们不仅增加了对糖溶液的进食量,也增加了对其它食物的进食量,甚至在没有食物的条件下也表现出强烈的进食欲望。最后,我们通过GFP跨突触重组(GFPreconstitution across synaptic partners,GRASP)的方法检测到只有NP883-Gal4标记的神经元与糖感受神经元形成突触连接,其它两个NP-Gal4品系标记的神经元没有与糖感受神经元形成突触连接。 所有这些实验结果提示这三个NP-Gal4标记的神经元,它们的功能对于果蝇正常的进食行为是充分必要的。但是它们发挥作用的方式又不尽相同:NP883-Gal4标记的神经元很可能作为糖感受神经元下游的中间神经元控制味觉信息的输入;而NP115-和NP1076-Gal4标记的神经元可能不参与味觉信息的感受但通过其他方式间接地调控果蝇的进食量。