吃东西为何易口渴?因激活“渴感回路”


 

内容摘要

我们吃东西的时候为什么会觉得口渴?为什么冷水更能解渴?科学家近期对老鼠大脑活动的深入研究或许能为这些问题提供答案。在我们的大脑里有一个特殊的“渴感回路”(thirst circuit),食物可以在很短时间内激活这个回路,而口腔温度降低则可以关闭这一回路。

 


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此前科学家已经知道,这些大脑细胞可以刺激饮水活动,比如当脱水导致血液浓度升高的时候。

新得研究结果显示了一种更快的反馈模式,可以预测身体未来对水的需求。一直以来,研究者对这种反馈系统非常感兴趣,因为令人疑惑的一个事实是:无论是人类还是动物,似乎对喝水行为的调节都非常快。

“对口渴的自我平衡调节有一个教科书式的模型,并且已经存在了将近100年,”研究作者、加州大学旧金山分校的扎卡里·奈特(Zachary Knight)说,“这个模型的基础是血液。在大脑中存在这样一些神经元……当血液浓度太高或血压下降得太低时,就会产生口渴感。但是,日常生活中饮水行为的众多表现可能无法用这个自我平衡的模型来解释,因为口渴发生得太快了。”

例如,在我们享用一顿含盐较多的大餐时,就会产生“进食渴感”;当我们喝水时,口渴的感觉也几乎马上消失。奈特博士解释称,口渴通常发生在我们的体液平衡发生变化之前,而不是对体液变化的反馈。研究团队的实验结果发表在近期的《自然》(Nature)杂志上,首次为我们提供了这种预期效应如何在大脑里发生的解释。

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为了分离出口渴相关的大脑活动,研究人员对基因改造过的小鼠神经元活动进行了监测。在这些动物的大脑深处,一种特殊类型的大脑细胞——位于已知与渴感有关的区域——在活跃时就会点亮。这意味着,当小鼠处于不同的实验条件时,研究团队可以用光纤记录这些神经元的活动强度。

当动物感到口渴的时候,这些位于“穹窿下器”(subfornical organ,SFO)的大脑细胞显得非常活跃;而一旦它们喝了水,神经元活动马上降了下来。同样的,这一“口渴回路”在小鼠吃东西的时候也会点亮——比它们血管里任何可以探测得到的变化都要快。

这些穹窿下器的神经元似乎是直接对动物口腔里的变化做出反应。“在吃饭和喝水过程中,根据口腔中得到的信号,这种活动的上调和下调似乎都非常迅速,”奈特博士说,“较冷的液体可以更快地抑制这些神经元。事实上,我们的结果显示,小鼠口腔即使是简单的降温,也能有效减少这些神经元的活动——不需要消耗任何的水。”

奈特博士称,渴感系统在时刻监测口腔温度的概念——到了将冷却金属片放在小鼠舌头上就会点亮这些神经元的程度——可以解释许多问题。“如果你去到医院,又无法吞咽,他们会给你可以含着的冰片,以缓解你的口渴感,”他说,“温度似乎是这些神经元听取的信号之一。”

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Yuki Oka博士是加州理工学院的神经生物学家,尽管没有参与这项研究,但他在之前的研究中也关注了这些穹窿下器的神经元。他的团队发现,对这些与渴感有关的神经元进行人工刺激,会使小鼠想要喝水,即使它们并不口渴。这一结果也被奈特博士及其同事重复了出来,并作为他们工作的一部分。

Oka博士称,新的发现非常有趣,尤其是他们展示了同一群大脑细胞如何将不同类型的信息 结合起来的过程。他说:“此前该领域的观点是,(该系统)是监测着……内部状态。但是近期的研究——包括这一研究——显示,这些大脑里的感觉神经元不仅仅是一个感受器,它们还是一个平台,将外部刺激和内部状态都整合在一起。这是一种新的概念,在控制摄食的神经元活动中也有所显示。”

文  中国科技网

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