研究发现食物供应不稳定对大脑和行为有长期的影响

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加州大学伯克利分校心理学教授、海伦-威尔斯神经科学研究所成员琳达-威尔布雷希特说："我们表明，在少年后期和青春期早期不定期地获得食物会影响成年后的学习、决策和多巴胺神经元。"

一个关键的行为差异涉及认知的灵活性：当世界发生变化时产生新的解决方案的能力。研究发现，小鼠年幼时食物供应的稳定性制约着它们长大后在不同条件下的灵活程度。

流行病学研究已经将儿童和青少年的食物不安全与后来的体重增加联系起来，以及学习困难和更差的数学、阅读和词汇成绩。然而，其他与贫困有关的因素，如母亲的抑郁症和环境压力因素混淆了这些研究。这项新研究的目的是在受控环境中调查食物不安全对发育和行为的影响，而人类受试者是无法做到的。

这些发现对人类有影响。政策制定者认识到从婴儿期到高中都需要良好的营养，以美国为例，全美各地的学校都有联邦支持的免费或减价早餐和午餐计划。联邦补充营养援助计划（SNAP）也提供补贴，帮助贫困家庭补充他们的食品预算。这些膳食计划已显示出对低收入家庭的影响，特别是提高了学习成绩和毕业率。

但是，可能有的时候，孩子们无法获得完善的食物计划，例如在暑假期间了，当福利的发放间断数周时，计划也可能无意中造成饱腹和饥饿的循环，有可能使贫困家庭在每个支付周期结束时无法负担食物。根据美国农业部最近的一份报告，2021年，6.2%的有孩子的家庭 - 总共230万个家庭面临粮食供应不稳定问题。

"我认为，我们必须明白，即使是短暂的食物不安全也很重要，大脑的发育不会在以后追上来。食物不安全会对某人的大脑功能产生长期影响，"威尔布雷希特说。"学习和决策的能力是在儿童和青少年时期发展的东西，我们看到这些关键的技能是如何被获取食物所影响的。获得食物是我们可以解决的事情。喂养和福利计划是存在的，我们可以通过使获得福利或食物的机会更加稳定和一致来使它们变得更好。支持大脑发育是支持食品计划的一个很好的理由。"

这项与加州大学伯克利分校教师海伦-巴托普、斯蒂芬-拉梅尔及其实验室同事共同进行的研究，最近发表在《当代生物学》杂志上。

Wilbrecht和她的同事，包括罗伯特-伍德-约翰逊基金会健康与社会学者Ezequiel Galarce通过在不规则的时间表上提供食物同时仍然允许足够的食物来维持安全的体重，模拟人类在小鼠身上的食物供应不稳定状况。这种食物方案在小鼠青春期开始前一周开始，相当于人类的童年晚期，并持续20天，相当于小鼠的青少年晚期。另一组小鼠在它们想吃东西的时候都能得到食物。

然后他们用觅食任务测试了成年后的认知能力，小鼠在变化的环境中寻找奖励。例如，一种行为--在这种情况下，学习哪种气味可以得到蜂蜜坚果麦片--可能会在短时间内成功，但不是永远。第二种气味可以预测奖励藏在哪里。

食物充足的小鼠和食物不安全的小鼠成年后在确定和不确定的环境中都接受了测试，在认知灵活性方面有明显的差异。食物不安全的小鼠在不确定的情况下比吃得好的小鼠更灵活，而吃得好的小鼠在更稳定的情况下则更灵活。

虽然食物不供应不稳定对雄性小鼠认知的影响是强大的，但雌性小鼠对认知没有显示出影响。Wilbrecht说："这是我们在对逆境进行建模时看到的最有力的行为影响之一。

然而，食物不安全对雌性小鼠有其他明显的负面影响。那些在成长过程中处于食物不安全状态的雌性小鼠在成年后获得不受限制的食物时往往会变得超重，这一点在那些在食物不安全状态下成长的人类身上得到了反映。雄性小鼠则没有显示出这种影响。

博士生Wan Chen Lin和Bateup和Lammel实验室的研究人员还研究了大脑的奖励网络，该网络由神经递质多巴胺控制，并发现雄性小鼠在这方面也有变化。

Wilbrecht说："我们发现，对学习、决策和奖励相关行为（如成瘾）至关重要的多巴胺系统的神经元在其输入和输出方面都发生了明显的变化。这表明大脑中的学习和决策系统有更广泛的变化"。

例如，研究人员看到投射到阿肯色核的多巴胺神经元的突触发生变化，还发现背侧纹状体的多巴胺释放发生变化。这些多巴胺神经元在许多其他研究中已被证明在学习和决策中发挥了作用。

研究人员正在继续研究食物不安全的小鼠，以确定它们在成年后是否更容易出现成瘾行为，这些行为与多巴胺网络有关。