肥胖症流行病导致了科学界对大脑如何控制人类进食行为的兴趣增加。我们为什么会感到饥饿？哪些生物机制告诉我们该吃什么以及何时停止进食？
长期以来，人们一直认为两种神经生物学机制主要控制食物摄入：一种控制进食的需要，另一种控制进食的欲望。大脑中的下丘脑通过接收、协调和响应来自消化系统的代谢线索和信号来调节食物摄入的稳态控制。通过整合这些代谢信号，下丘脑告诉我们何时需要进食以维持身体体重“设定点”，就像恒温器设定在特定温度一样。然而，很明显，控制进食欲望的更高大脑中枢也极大地影响着我们的食物消费。多巴胺奖励系统就是这样一个大脑中枢。（当您晚餐后渴望一碗巧克力冰淇淋时，这是一种您不需要为了饥饿而吃但想要吃的食物，正是您的多巴胺奖励系统会感到兴奋。）在许多情况下，这种进食欲望会凌驾于进食需要之上，导致人们即使在不饥饿的情况下也会食用美味的食物。我们无法放弃食物摄入的这些奖励方面，从而凌驾于长期稳态控制之上，导致肥胖。
为奖励而吃 vs. 为生存而吃
尽管下丘脑会根据食物的代谢价值来指导摄入——当您非常饥饿时，您会寻找高热量的食物——但多巴胺奖励系统是否也能感知食物的能量含量仍有待确定。换句话说，多巴胺系统关心卡路里吗，还是只关心味道和愉悦感？神经科学家伊万·德·阿劳霍和杜克大学的同事（德·阿劳霍现在在耶鲁大学附属的研究机构约翰·皮尔斯实验室）探索了这个问题，他们使用了一种基因工程改造的小鼠品系，这种小鼠缺乏检测甜味所必需的功能性受体。在这些小鼠中，奖励行为的任何变化都不可能是由于食物的适口性或甜味感觉造成的。因此，如果这些小鼠偏爱甜味，那是因为较甜的食物含有更多的卡路里，这意味着卡路里的消耗本身就具有奖励性。
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在第一组行为实验中，作者表明，基因改造小鼠完全对蔗糖（食糖）的“甜”奖励特性不敏感，并且与水相比，对蔗糖没有偏好。相比之下，没有基因突变的对照小鼠强烈偏爱蔗糖溶液。
然后，科学家们让不同品系的小鼠接受“条件反射方案”，其中啮齿动物在六天内交替接触水或蔗糖。在这些条件反射过程中，基因改造小鼠能够将甜味溶液与摄入后的热量负荷联系起来，因为糖水比纯水含有更多的卡路里。有趣的是，现在两种品系的小鼠都消耗了明显更多的蔗糖。尽管基因改造小鼠无法品尝到甜味，但它们学会了偏爱更甜的水。这一发现表明，没有功能性甜味受体的小鼠能够在没有甜味受体的情况下检测到蔗糖的增强热量特性。摄入含有卡路里的食物似乎本身就令人愉悦。
作为关键对照，然后使用三氯蔗糖（又名 Splenda）重复了这些实验，三氯蔗糖是一种人造甜味剂，味道甜，但不含卡路里。尽管正常小鼠在条件反射期间比水消耗了更多的三氯蔗糖——它们仍然偏爱甜味——但基因改造小鼠却没有。
甜味作为奖励
这些结果表明，感知代谢价值可以影响进食行为。然而，仍有待确定的是，已知对甜味有反应的多巴胺奖励系统是否也参与了卡路里监测。为了解决这个重要问题，作者表明，使用一种称为体内微透析的技术，在基因改造小鼠中，热量负荷增加了大脑中一个称为伏隔核的区域的多巴胺水平，而与味道无关。尽管蔗糖和三氯蔗糖都增加了正常小鼠多巴胺的基线水平以上，但基因改造小鼠仅在真正的糖中显示出多巴胺的增加，这表明热量负荷（而不是甜味）正在触发它们的多巴胺奖励系统。即使这些结果无疑表明，在基因改造小鼠中，热量负荷会影响大脑多巴胺奖励系统，而与味道无关，但正常小鼠对蔗糖的多巴胺释放量并不比三氯蔗糖更多。这一发现表明，与味道本身相比，卡路里的存在并不会为奖励增加更多的强化能力。未来还需要进行研究来阐明，这种热量负荷成分是否会在不依赖食物味道的情况下影响肥胖症。
必须提及一个重要的警告；所有实验都涉及食物和水的剥夺。因此，本文中观察到的热量负荷对多巴胺奖励系统的激活可能受到小鼠食物受限状态的影响。
这项研究提出了许多有趣的未来问题。多巴胺奖励系统如何感知热量负荷？某些糖（例如，果糖）是否以不同的方式影响多巴胺奖励系统？当卡路里来自不同类型的食物时，是否会发生相同的现象？例如，来自脂肪的卡路里是否具有更强的影响？所有这些问题对于理解人类肥胖症的根本原因都很重要。了解某些食物的奖励特性将有助于我们设计有效的方法来限制进食欲望，一旦进食需要得到满足。这项研究也增加了越来越多的信息，表明代谢线索不仅仅是下丘脑的领域，并且代谢线索与涉及进食欲望的更高大脑中枢之间发生的串扰比以前认为的要多得多。因此，将食物摄入归类为享乐性与稳态性不仅可能是多余的，而且具有误导性。当谈到进食时，需要和欲望并非如此分离。
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