【Cell子刊】麻省理工最新研究：“贪吃鬼”神经元，看到食物就发亮

“食物是人类社会互动和文化习俗的核心。“南希·坎维舍（Nancy Kanwisher）说，“食物是我们文化认同，宗教实践和社会互动以及人类所做的许多其他事情的许多元素的核心。”这些发现基于一个大型公共数据库的分析，该数据库通过人类大脑对一组10，000张图像的反应，提出了许多关于这种神经群体如何以及为什么发展的额外问题。在未来的研究中，研究人员希望探索人们对某些食物的反应是如何根据他们的好恶或他们对某些类型食物的熟悉程度而有所不同。该研究发表在《Current Biology》杂志上。

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)01286-6

20多年前，在研究腹侧视觉流（大脑中识别物体的部分）时，Kanwisher发现了对面部有选择性反应的皮质区域。后来，她和其他科学家发现了其他对地点、身体或文字有选择性反应的区域。这些领域中的大多数都是在研究人员专门着手寻找它们时发现的。然而，这种假设驱动的方法可能会限制你最终发现的东西，Kanwisher说。“可能还有其他我们可能不想寻找的东西，”她说。“即使我们发现了一些东西，我们怎么知道这实际上是该途径的基本主导结构的一部分，而不是我们仅仅因为在寻找它而发现的东西？”

fMRI反应数据集

为了揭示腹侧视觉流的基本结构，Kanwisher和Khosla决定分析一个大型的，公开的全脑功能磁共振成像（fMRI）反应数据集，因此他们观看了数千张图像。“我们想看看当我们应用数据驱动且无假设的策略时，会出现什么样的选择性，以及这些选择是否与之前发现的内容一致。第二个目标是看看我们是否可以发现新的选择性，这些选择性要么以前没有被假设过，要么由于fMRI数据的空间分辨率较低而保持隐藏，“Khosla说。

为此，研究人员采用了一种数学方法，使他们能够发现无法从传统fMRI数据中识别的神经群体。fMRI图像由许多体素组成——代表脑组织立方体的三维单位。每个体素包含数十万个神经元，如果其中一些神经元属于响应一种视觉输入的较小群体，则它们的反应可能会被同一体素内的其他群体淹没。

Kanwisher的实验室以前曾对来自听觉皮层的fMRI数据使用过新的分析方法，可以梳理出fMRI数据中每个体素中神经群体的反应。使用这种方法，研究人员发现了四个群体，这些群体对应于先前确定的对面部，地点，身体和单词做出反应的集群。“这告诉我们这种方法是有效的，它告诉我们，我们之前发现的东西不仅仅是该途径的模糊属性，而是主要的，占主导地位的属性，”Kanwisher说。

有趣的是，第五个种群也出现了，这个种群似乎对食物图像有选择性。

“我们最初对此感到非常困惑，因为食物不是一个视觉上同质的类别，”Khosla说。“像苹果，玉米和意大利面这样的东西看起来都如此不同，但我们发现一个单一的人群对所有这些不同的食物都有类似的反应。

食物特异性群体，研究人员称之为腹侧食物成分（VFC），似乎分布在位于FFA两侧的两个神经元簇中。研究人员说，食物特定人群分布在其他类别特定人群中的事实可能有助于解释为什么以前从未见过它们。

“我们认为，食物选择性以前很难表征，因为对食物有选择性的人群与附近对其他刺激属性有明显反应的人群混杂在一起。fMRI的低空间分辨率阻止我们看到这种选择性，因为不同神经群体的反应混合在体素中，“Khosla说。

研究人员还利用这些数据来训练VFC的计算模型，该模型是基于Murty为大脑的面部和位置识别区域而开发的模型。这使得研究人员能够进行额外的实验并预测VFC的反应。在一项实验中，他们为模型提供了看起来非常相似的食物和非食物物品的匹配图像，例如，香蕉和黄色新月。

“这些匹配的刺激具有非常相似的视觉特性，但它们不同的主要属性是可食用与不可食用，”Khosla说。“我们可以通过预测模型来喂养这些任意刺激，看看它是否仍然对食物的反应比非食物更多，而不必收集fMRI数据。他们还可以使用计算模型来分析由数百万张图像组成的更大的数据集。这些模拟有助于确认VFC对食物图像具有高度选择性。

根据他们对人类fMRI数据的分析，研究人员发现，在某些受试者中，VFC对比萨饼等加工食品的反应略高于苹果等未加工食品。在未来，他们希望探索诸如熟悉和喜欢或不喜欢特定食物等因素如何影响个人对该食物的反应。

研究人员还希望研究这个区域在儿童早期何时以及如何变得专业化，以及它与大脑的其他部分进行通信。另一个问题是，这种食物选择性种群是否会在其他动物身上看到，比如猴子，它们不像人类那样对食物具有文化意义。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://medicalxpress.com/news/2022-08-scientists-population-neurons-images-food.html

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)01286-6

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。