为什么热天我们出汗降温这么快？周艺团队揭示视前区神经环路在剧烈与温和体温调节机制

脑声小店基于深度科研洞察，专注为动物实验提供"简器械·精实验"解决方案。我们突破高精设备局限，开发手工定制化仪器及配件，通过科研巧思将基础工具转化为创新实验方案。产品涵盖行为学装置、操作辅助工具等，使实验室在保持操作简效的同时，实现精细化数据采集，助力科研人员以创造性思维发掘简易仪器的潜在科研价值。

维持稳定的体温对于生存至关重要。多个脑区都参与体温调节，但它们的具体功能及其在协调体温调节中的神经机制尚未完全明确。

基于此，2025年6月20日，陆军军医大学基础部周艺研究团队在Neuroscience Bulletin杂志发表了“Preoptic Neural Circuitry for Dramatic and Gentle Thermoregulation”揭示了用于剧烈与温和体温调节的视前区神经环路。

在本研究中，作者揭示了两个视前区亚区在防御性散热反应中的不同作用：腹内侧视前区（VMPO）和腹外侧视前区（vLPO）。VMPO 中表达（Vglut2） 的神经元在温度升高时表现出明显反应，通过引发强烈的散热行为显著降低核心体温。相比之下，vLPO 中的兴奋性和抑制性神经元对温热刺激的反应较为温和，并产生适度的散热防御效应。进一步的突触后追踪和caspase 介导的神经元损毁实验显示，这两群神经元在下丘脑背内侧核（DMH）中具有不同的、细胞类型特异性的下游靶点分别介导了上述两种不同的散热反应。综上所述，作者的研究发现，在视前区-下丘脑背内侧网络中存在两条既不同又互补的通路，使机体在热环境下能够实现快速而精准的体温调节。

图一 VMPOVglut2 神经元对温热刺激的 Ca2+反应比vLPO神经元更强且更快

为了比较VMPO和vLPO神经元在热刺激下的活动情况，作者使用了光纤记录技术来同时监测左右两侧大脑中兴奋性（Vglut2+）和抑制性（Vgat+）神经元的Ca2+活动。当小鼠暴露于升温环境（从25°C升至35°C）时，VMPO和vLPO的神经元都表现出Ca2+信号的升高；而在常温（25°C）下则没有明显变化，这表明这两个区域中的不同类型神经元都对温热刺激敏感。然而，VMPO和vLPO神经元在Ca2+活动的时间特征上存在明显差异。vLPO中的Vglut2+和Vgat+神经元达到反应峰值所需时间明显长于VMPO中的同类神经元。虽然VMPO和vLPO神经元的Ca2+反应总持续时间没有显著差异，但从反应的速度和幅度比较，VMPO中的Vglut2+神经元表现出最快且最强的Ca2+反应，说明它在这两个脑区的所有神经元类型中对温热刺激的响应最为迅速和明显。为了验证这些反应动态是否在更强的热刺激下依然存在，使用相同的光纤记录方法在40°C条件下检测了VMPO和vLPO神经元的Ca2+反应，结果发现，在反应幅度和反应时间上均存在显著差异，并呈现出与35°C条件下相似的变化趋势。这些结果表明，尽管VMPO和vLPO的神经元都对温热刺激有反应，但它们在敏感性和反应特性上存在差异，可能在体温调节中发挥不同的作用。

图二 光遗传学激活 VMPOVglut2 神经元所引发的温热防御反应，比激活 VMPOVgat 神经元或 vLPOVglut2/Vgat 神经元更强烈且更迅速

脑声常谈建立了多个《动物模型构建与行为评估》交流群，群内分享各种经典和前沿的行为范式，共同交流解决动物实验中遇到的棘手问题，避坑少走弯路！有需要的老师可以扫码添加微信进入讨论群！

在发现VMPO和vLPO神经元对温热刺激表现出不同的Ca²⁺反应之后，作者进一步研究了激活这些神经元群体如何影响体温调节。使用光遗传学方法来探究在VMPO或vLPO中激活兴奋性或抑制性神经元是否会引发不同的体温调节效果。在Vglut2-Cre或Vgat-Cre小鼠的VMPO和vLPO区域注射AAV-DIO-hCHR2-EYFP病毒。光遗传学激活VMPOVglut2神经元引发了显著的核心体温下降，这种体温降低伴随着棕色脂肪组织（BAT）温度的下降和尾巴血管扩张增强，表明产热减少、散热增加。相比之下，激活vLPOVglut2或vLPOVgat神经元引起的体温下降程度较轻，也伴随着BAT产热减少和尾巴散热增加，但变化幅度更小。此外，尽管VMPOVgat神经元在Ca²⁺反应中对温热刺激有响应，但光遗传学激活这些神经元并未引起直肠温度、BAT温度或尾巴温度的明显变化。在对照实验中，对表达EYFP的神经元进行光刺激也没有改变体温指标。接下来，通过监测光遗传学激活后直肠温度和BAT温度的变化，比较了VMPO和vLPO神经元对体温调节的影响，VMPOVglut2神经元在降低体温方面作用最强。相应地，在激活VMPOVglut2神经元后，核心体温大约在120分钟内恢复到基线水平，BAT温度则在114分钟内恢复；而激活vLPOVglut2或vLPOVgat神经元后，体温恢复时间明显缩短，分别为约60至63分钟和54至57分钟。作者还分析了光遗传学激活后前30分钟内直肠和BAT温度下降的速度。结果显示，激活VMPOVglut2神经元引起的体温下降最快。综上所述：VMPOVglut2神经元具有最强大且最迅速的体温调节能力，而vLPOVglut2和vLPOVgat神经元则介导了较为温和的体温控制过程。这提示这两个脑区的不同神经元类型在体温调节中可能发挥着不同功能。

图三 化学遗传学抑制VMPO和vLPO对温热防御反应具有不同的影响

光遗传学实验表明激活VMPO或vLPO的特定神经元群体可以调节体温，作者接下来进一步研究这些神经元是否在正常温度或高温环境下对维持适当的体温反应是必要的。使用化学遗传学抑制方法测试了在热应激条件下沉默不同神经元群体对体温调节的影响。当VMPOVgat神经元被抑制时，无论是常温还是高温环境下，直肠温度和棕色脂肪组织（BAT）温度都没有明显变化。相比之下，当VMPOVglut2神经元被抑制后，在常温和高温条件下都出现了体温升高的现象，表现为直肠温度上升和BAT产热增强。同样地，抑制vLPOVglut2/Vgat神经元也在两种温度条件下导致了直肠和BAT温度的升高。这些结果表明，VMPOVglut2以及vLPOVglut2/Vgat神经元即使在没有外界温热刺激的情况下也参与体温调控。因此在常温条件下检测了化学遗传学抑制这些神经元后直肠和BAT温度的变化。结果显示，抑制VMPOVglut2神经元引起的体温升高最为明显，说明VMPOVglut2神经元在防止过度升温方面比vLPOVglut2/Vgat神经元发挥着更强的作用。而在仅表达mCherry的对照小鼠中，未观察到体温变化。这些结果与之前的光遗传学激活数据一致，揭示了VMPO和vLPO在应对热刺激中的不同角色。通过对VMPOVglut2/Vgat和vLPOVglut2/Vgat神经元的抑制实验发现，VMPOVglut2神经元在防御温热刺激方面具有更强大的能力，而vLPOVglut2/Vgat神经元的防御作用则相对较弱。

图四 全文摘要图示：一种由视前区亚核中特定细胞类型诱导的差异化体温调节模型

总结

总之，该研究发现视前区的两个亚区VMPO和vLPO以及它们在背内侧下丘脑中的下游神经群体是介导温热防御反应的关键脑区。与仅引发温和温热防御的vLPO不同，VMPO能够引发更快速且明显的体温下降。将这两个核团进行平行研究，为理解多个脑区如何协调工作以维持体温稳态提供了起点。这种互补作用可能赋予体温调节系统足够的灵活性，以应对不同程度的热应激，从而确保对体温既强大又精细的调控能力。

文章来源

https://doi.org/10.1007/s12264-025-01434-z