对哺乳动物来说，脑部是进食活动的最终裁决者，它决定了进食的时间、地点、数量和频率。当然了，不同物种的饮食控制大相径庭。总的来说，一个物种的高级认知处理能力越强，那么除了饥饿和食物条件之外，影响饮食控制的因素就越多。但是行为模式非常复杂，千万不要以为高层次的认知活动可以取代低层次的脑部活动。借用一个术语，这其中存在着垂直整合（vertical integration）。
垂直整合监控并调节着进食行为和食欲，上至脑部下至肠胃都牵涉其中。[21]这一机制非常复杂，其具体细节我们现在仍不甚了解。但可以确定的是，所有的消化器官都参与其中，而这些消化器官与脑部的信息交换，依靠的是周围神经系统、脑部和肠胃中向神经元传递信号的各种分子以及各种激素（如胰岛素）。在大脑半球的底部，整个脑部的中央位置，有一个叫做下丘脑的结构。下丘脑负责调节食欲以及脑部和肠胃的信息交换。下丘脑有两个不同的区域分别控制饱足和摄食。在实验中，被破坏了饱足感调节区域的动物会过量饮食并发胖，而被破坏了摄食调节区域的动物则彻底停止进食。下丘脑并不仅仅是脑部与身体在进食方面的交汇点，它还帮助调节身体所有的自主过程，例如体温调节、睡眠、性行为以及高度情绪化的行为（如攻击行为）。
食物通过了口腔的感官守卫之后，就进入胃肠道，胃肠道包括胃部和大肠、小肠。[22]人体吸收营养时，这些器官并不只是被动地容纳食物，而是主动地调节整个摄食过程。消化道内侧布满神经纤维，监控着其中食物的数量和成分，并将信息传递到脑干，继而传递到下丘脑。食物的营养成分由消化道内侧的细胞进行评估，利用血液循环中的特化分子将信息传到脑部。而摄食后器官，如肝脏和胰脏，同样与脑部有信息交换。例如，胰脏对血液中的葡萄糖含量很敏感，如果其含量升高，胰脏就会分泌胰岛素，而胰岛素直接作用于下丘脑和脑部其他区域（见第五章）。
为了能更好地理解食欲调节的复杂性，让我们以一种激素——瘦素（leptin）为例，观察它在该系统中起到什么样的作用。瘦素是由身体脂肪组织分泌的一种激素，而这种激素的受体以很高的密度分布在下丘脑中。瘦素发现于20世纪90年代早期，当时研究者认为它的角色是向大脑发信号要求停止进食。这是一个符合逻辑的论断，因为实验室研究经常用到由瘦素分泌基因缺陷而造成肥胖的小鼠品系。当这些小鼠人工补充瘦素之后，就开始减重。瘦素似乎是对抗肥胖潜在的一剂良方。[23]
不幸的是，瘦素带来的希望无法轻易实现。瘦素的分泌量与体脂肪量直接相关，因此肥胖者已经分泌了大量的瘦素。这意味着，补充瘦素这种最简单的疗法，只会进一步提高肥胖者体内的瘦素含量。不过考虑到生产一种新减肥药的潜在利润，一种重组型瘦素的临床试验仍然开展起来。[24]结果喜忧参半：服用瘦素的节食者比服用安慰剂的节食者减掉了更多的体重，这是一个积极的结果；但是瘦素在不同的节食者身上产生了不同的效果，有些人减掉了大量的体重，而另一些反而增重了。这些肥胖的参与者中有一小部分人不能分泌足够的瘦素，因此额外补充瘦素对他们很有帮助。但是对大多数肥胖者而言，他们之所以发胖就是因为对瘦素的作用产生了一定的抵抗性，所以额外的补充反倒没有益处。
研究者们现在才发现，瘦素并不是一种抑制食欲的激素，而是用于提醒大脑，身体的能量储备（脂肪）很充足。当瘦素水平低时，脑部鼓励动物要多进食或者保存能量。而在自然界中，过于肥胖是一种非常罕见的现象，因此瘦素水平高带来的正常生理机能始终没有被自然选择进程驯服。[25]所以高水平的瘦素，不管是自身分泌还是外界补充，并不能带来标准的临床效果。
科学界以及公众都把瘦素看作一种潜在的减肥药，这种反应生动地说明了热量过剩的营养环境如何蒙蔽了我们的双眼，使我们无视身体的演化史和生理机能。20世纪60年代也有一个相似的案例，当时研究者发现有些个体在步入成年期之后就不再分泌消化乳糖用的生物酶。[26]现在我们知道全球大多数成人都无法消化乳糖，即乳糖不耐受，这是哺乳动物的常态。只有少数人群有长期食用乳制品、饮用鲜奶的历史，经过自然选择，这些人在成年之后也能消化乳糖。但是研究乳糖消化的首批科学家大多数都是北欧乳品文化的后代，所以他们认为成人的乳糖不耐受是一种遗传病，而非人类常态。考虑到当时的研究背景，这也许是一个可以理解的错误，但是这毕竟是错误的。而瘦素是在一个急于应对肥胖的社会环境中发现的，可以理解为什么它最初会被当作一种食欲抑制剂。毫无疑问，瘦素确实是调节食欲的诸多物质中的一种，但是只有当人体瘦素含量较低时它的自然作用才能显现；而对高瘦素水平的肥胖者，它无能为力。
那么瘦素在治疗肥胖方面就全无临床价值吗？未必。一些研究显示，瘦素与其他起调节作用的激素组合在一起，可能比单独使用更有助于减肥。[27]也许应对肥胖需要的是不同的药物各显神通，而不是只靠一种灵丹妙药。另一种微妙的情况更需要瘦素的作用，这就是许多节食者面对的一大难题：体重反弹。瘦素水平会随着体重的下降而下降，而正如前文所述，这又会抑制热量消耗，增加食欲和饥饿感。在这两种情况的作用下，刚减去不久的肥肉自然又容易长回来。
迈克尔·罗森鲍姆（Michael Rosenbaum）及其同事发现，对减掉10％体重的节食者补充一定剂量的瘦素，可以帮助他们保持现有体重，减轻低瘦素水平的影响。[28]借助fMRI的帮助，他们发现体重下降和瘦素补充都会影响节食者在看到食物时的脑部活动（与看非食物物体相比）。[29]罗森鲍姆等人写道：“（体重减轻之后）参与者看到食物时，情绪、执行、感官等神经系统的活动有增加，而控制摄食的情绪和认知系统的活动有减少。”[30]换言之，减重之后节食者的意志变得薄弱——他们想要吃得更多，同时更加难以控制自己对食物的情绪反应，这种情况可不妙。在体重维持阶段补充瘦素（而非安慰剂），可以使脑部活动模式回到节食之前的状况。因此从认知层面上来看，服用瘦素的节食成功者，体重反弹的风险较小。
在人类的肠胃-心智系统中，瘦素只是食欲调节链条上的一环。对于希望减肥或者正在维持节食后体重的人来说，瘦素自有其价值，或者将会发挥其价值。节食的基本前提很简单：使摄入的热量低于消耗的热量。但是这个简单的公式与塑造我们身体的演化史、文化史以及（很多情况下也包括）个人历史相违背，非常难以贯彻到底。我们的身体不太想减轻体重，难以适应热量摄入降低后的新陈代谢。也许在未来的某天，瘦素和食欲调节链条上的其他环节可以推我们一把，让我们拥有更健康的未来。
