对于帕金森病患者来说，深部脑刺激（DBS）可以缓解身体症状。这种外科手术包括将超细导线电极植入大脑的特定区域。为了治疗帕金森病，外科医生会瞄准大脑中心附近称为丘脑底核的大脑结构。电极，有时统称为“大脑起搏器”，会传递高频电脉冲，干扰目标脑组织中的神经元活动。
迄今为止，已有超过10万名帕金森病患者接受了这种技术的治疗。该手术可以有效地控制震颤和僵硬等症状，但与所有治疗方法一样，它也有不良副作用。由于原因尚不清楚，它会在少数患者中引起暴饮暴食。
这一观察结果促使耶鲁大学医学院的一组神经外科医生进行深入研究。现在，该团队在小鼠大脑中发现了一条神经通路，该通路在受到刺激时会引发暴饮暴食。他们的研究结果，发表于5月25日的《科学》杂志，为了解大脑如何控制进食行为提供了线索，并可能有助于解释为什么DBS有时会在帕金森病患者中引起暴饮暴食。如果在人类中也发现类似的神经开关，它最终可能导致针对这种饮食失调的新疗法。
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在他们的研究中，张晓冰和安东尼·N·范登波尔使用了一种广泛采用的方法，称为光遗传学，该方法可以打开或关闭特定的脑回路。研究人员将基因工程病毒注入到丘脑底核的一部分称为不确定带的细胞组中，该区域合成一种称为GABA的脑信号分子，该分子会降低神经活动。该病毒携带一个基因进入这些细胞，该基因开始表达一种称为通道视紫红质的真菌蛋白变体。这使得细胞对光敏感，使研究人员能够通过光纤传递到大脑的激光脉冲以极高的精度激活它们。
他们发现激活这些神经元会立即引起暴饮暴食，使小鼠在短短10分钟内吃掉其每日口粮的三分之一以上，并增加了它们对高脂肪食物的偏好。进行10分钟的弱刺激，并以30分钟的间隔重复四次，会加剧暴饮暴食和对高脂肪食物的渴望，导致小鼠消耗近四分之三的每日食物摄入量，并增加体重。相比之下，未经治疗的“对照”动物在同一时间内吃掉的食物不到其每日口粮的四分之一。
研究人员还发现，当小鼠禁食一天时，以及对被称为“饥饿激素”的胃饥饿素做出反应时，这些相同的细胞变得更加活跃。另一方面，通过注射携带导致细胞死亡的基因的病毒来破坏神经元，会减少动物的总体食物摄入量，并在八周内将其体重增加减少50%以上。
张和范登波尔以一种方式改造了他们的病毒，即将通道视紫红质基因与编码红色荧光蛋白的另一个基因融合在一起，使他们能够“标记”GABA神经元并追踪从细胞主体延伸出来的长纤维或轴突的路线，从而证实这些细胞将这些纤维投射到称为室旁丘脑的大脑区域的细胞中。沉默或杀死这些细胞与激活GABA神经元具有相同的效果——增加动物的食物摄入量，而激活它们则会停止它们的进食。“我认为我们的发现让我们对可能参与暴饮暴食的大脑区域有了一些了解，”范登波尔说。“但是，目前很难知道不确定带是否普遍负责人类的暴饮暴食。”
剑桥大学认知和行为神经科学家瓦莱丽·冯（Valerie Voon）没有参与这项研究，她称这些发现是“有趣的观察，可能解决了临床文献中一些尚未完全理解的观察结果”。例如，她说，它们可能有助于解释“为什么刺激帕金森病患者的丘脑底核会加剧进食行为和体重增加”。冯补充说，研究结果指出了对不确定带神经元的刺激作用，这可能解释这些行为。
如果这项研究的结果适用于人类，它们可能有助于外科医生最大限度地减少帕金森病患者接受DBS治疗时暴饮暴食的副作用。它们也可能对开发治疗这种行为的药物有帮助。“只有一小部分接受DBS的人会出现暴饮暴食，但电极的放置可能是一个关键因素，”范登波尔解释说，“如果我们能找到一种安全地选择性抑制不确定带GABA细胞的药物，这可能对治疗有益。”
范登波尔说，他和他的同事们希望更多地了解这些细胞的作用及其解剖结构。“我们希望继续努力了解GABA不确定带神经元的作用，它们投射到其他哪些地方，大脑的哪些部分向不确定带发出信号，以及它们可能有助于哪些其他功能。”