Как наш мозг сообщает нам, что мы хотим пить?
Новое исследование отображает схемы мозга, которые говорят нам, когда нам нужно пить воду, а также когда нам надоело. Исследование раскрыло нейронную иерархию, стимулируя и подавляя желание пить у мышей.
Чувство жажды - это ощущение, которое знакомо каждому животному.
Это настолько распространенный опыт, что немногие из нас задумываются о нем. Но нейробиологи очарованы этим.
С точки зрения выживания организма жажда невероятно важна. Животное, которое не принимает жидкости, когда они ему нужны, проживет недолго.
Без воды большинство процессов в организме прекратится, и у людей смерть наступит через короткое количество дней.
Хотя идея о том, что наш мозг может определять уровень воды в организме и стимулировать наше желание пить, не нова, точная нейробиология, стоящая за ней, только медленно конкретизируется.
Самое последнее исследование механизма жажды было проведено Юки Ока, доцентом кафедры биологии Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния. Результаты были опубликованы на этой неделе в Природа.
Жаждущий мозг
Определенная работа в этом направлении уже проделана. Исследования показали, что пластинчатая структура в переднем мозге, lamina terminalis (LT), важна для регуляции жажды. LT состоит из трех частей: organum vasculosum laminae terminalis (OVLT), субфорный орган (SFO) и медианное преоптическое ядро (MnPO).
Большая часть мозга отделена от кровотока гематоэнцефалическим барьером. Помимо других функций, эта мембрана защищает мозг от патогенов, таких как бактерии. Но SFO и OVLT необычны; они не защищены гематоэнцефалическим барьером и могут напрямую контактировать с кровотоком.
Эта прямая связь с кровью позволяет им оценить концентрацию натрия, поэтому «соленость» крови является хорошим показателем того, насколько гидратировано животное.
Более ранняя работа уже показала, что LT содержит возбуждающие нейроны. Когда они стимулируются у мыши, это вызывает поведение питья.
В этом новом исследовании ученые обнаружили, что MnPO особенно важен, поскольку ядро получает возбуждающий сигнал от SFO, а не наоборот.
Они показали, что, когда возбуждающие нейроны MnPO генетически замалчиваются, стимуляция SFO или OVLT больше не вызывает у мышей питьевого поведения.
Иерархия жажды
Это исследование является первым, в котором описывается иерархическая организация LT: MnPO собирает информацию от SFO и OVLT и передает ее другим мозговым центрам, чтобы вызвать алкогольную активность.
Ученые также пытаются ответить на другой вопрос, касающийся алкогольного поведения: как мы узнаем, когда остановиться? Профессор Ока объясняет загадку, говоря: «Когда вы обезвожены, вы можете глотать воду в течение нескольких секунд, и вы чувствуете удовлетворение».
«Однако, - добавляет он, - в этот момент ваша кровь еще не регидратирована: обычно это занимает от 10 до 15 минут. Следовательно, SFO и OVLT не смогут обнаружить регидратацию крови вскоре после употребления алкоголя. Тем не менее, мозг каким-то образом знает, когда нужно прекратить пить, даже до того, как организм полностью регидратирован ».
Это означает, что есть еще один, более быстрый сигнал, который информирует мозг о том, что нужно бросить пить. Исследования показали, что возбуждающие нейроны в LT успокаиваются, когда мышь начинает пить, но точно неизвестно, как это происходит.
Профессор Ока и его команда продемонстрировали, что тормозящие нейроны в MnPO реагируют на физическое действие питья и подавляют активность нейронов жажды SFO. Интересно, что тормозящие нейроны выполняют свою работу только в ответ на прием жидкости, а не пищи.
Они считают, что это различие между жидкостями и твердыми веществами возможно путем наблюдения за движением ротоглотки, которая является частью горла, участвующей в механизме глотания. Его активность при питье отличается от приема пищи.
«Когда вы действительно хотите пить и быстро глотаете жидкость, горло двигается особым образом, что отличается от приема пищи. Мы думаем, что подавляющая популяция реагирует на это движение быстрого глотания воды ».
Ведущий автор исследования Винит Августин, аспирант
Больше узнать
Полученные данные дополняют наше понимание сложной сети взаимодействий, которые говорят нам, когда нам нужно пить. Но, по мнению авторов исследования, еще есть чему поучиться.
Как объясняет профессор Ока: «Обнаруженные нами тормозные сигналы действуют только во время питья. Однако чувство сытости действительно длится гораздо дольше. Это указывает на то, что нейроны, ингибирующие MnPO, не могут быть единственным источником удовлетворения жажды ».
«Это будет предметом будущих исследований».
Конечно, исследование проводилось на мышах, но похожие области можно найти в человеческом мозге. Поэтому исследователи считают, что полученные данные применимы и к нам.
