撰文 | 王小果
責編 | 兮
調控生物鐘的腦區是視交叉上核（SCN），作為中樞系統的關鍵調控器控制並協調外周晝夜節律調節。該系統整合了來自感官、晝夜節律和新陳代謝系統的多種時間線索，以產生對環境的感知統一。一般來說中樞系統的生物鐘受光信號的影響，而外周的生物鐘受飲食的影響。但是對於大腦是如何整合這些時間線索以驅動晝夜節律輸出的神經環路知之甚少。以往研究表明在哺乳動物中，光通過視網膜神經節細胞亞群（ipRGCs）傳輸至晝夜節律中心驅動光節律協同化（簡單的就是說光照的變化和晝夜節律變化幾乎保持一致）。
2020年4月22日，美國國立精神衛生研究所Samer Hattar研究團隊在Nature雜誌上發表文章Retinal innervation tunes circuits that drive nonphotic entrainment to food，發現視網膜神經節細胞除了控制光節律協同化以外，還可以控制飲食節律協同化過程，揭示了控制非光學導引作用的視網膜輸入環路。
研究人員將限時獲取食物作為唯一的時間線索（一種在特定時間內給與食物的方法），發現正常小鼠表現出強烈的食物預期活動，產後早期敲除光敏感的視網膜神經節細胞（ipRGCs）後小鼠表現較低的食物預期活動，也就是說飲食節律協同化的障礙。但是很意外的是在成年期敲除ipRGCs表現出強烈的食物預期活動。這些結果表明ipRGC支配的神經在產後早期的飲食節律協同化起著關鍵作用，存在明顯的時間窗效應。
那麼到底是哪個腦區參與其中？先前研究證實膝體間小葉（IGL）接受來自於ipRGC密集的神經輸入，並參與驅動光信號和飲食信號調節晝夜節律過程。通過免疫螢光實驗發現在上述實驗方案中IGL激活的神經元數量明顯減少，表明IGL腦區參與飲食節律協同化過程。
IGL腦區主要存在神經肽Y能神經元。之前研究就已經提出了中縫背核投射到IGL的神經元釋放了神經肽Y激活了SCN，進而發揮非光學性的導引作用（nonphotic entrainment）。因此IGL腦區的神經肽Y信號可能ipRGC調控的飲食節律協同化過程。
研究人員通過病毒示蹤技術發現IGL向SCN投射神經肽Y能神經元。並且產後早期敲除ipRGC後IGL和SCN腦區神經肽Y表達均降低，說明了ipRGC可以影響IGL—SCN神經環路上神經肽Y的表達。進一步發現在神經肽Y敲除鼠中也存在飲食節律協同化的障礙。這些結果指向IGL表達神經肽Y的神經元在飲食節律協同化過程中起著關鍵性作用。
隨後研究人員通過病毒降低IGL腦區神經肽Y的釋放後小鼠出現類似於神經肽Y敲除鼠的現象。此外通過光遺傳學技術抑製成年小鼠IGL—SCN神經環路後明顯降低小鼠的食物預期活動，類似於早期敲除ipRGC的結果。
總的來說，本文發現調控光學性的導引作用的視網膜神經節細胞也可以調控飲食相關的節律協同化作用，具體為視網膜神經節細胞通過影響IGL投射到SCN神經元釋放神經肽Y進而調控飲食相關的導引作用。
原文連結：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2204-1