Hvordan forteller hjernen vår at vi er tørste?
En ny studie kartlegger hjernekretsene som forteller oss når vi trenger å drikke vann, så vel som når vi har fått nok. Forskningen avdekket et nevrale hierarki ved å stimulere og undertrykke trangen til å drikke mus.
Å føle seg tørst er en følelse som alle dyr er kjent med.
Det er en opplevelse så vanlig at få av oss tenker over det. Men nevroforskere er fascinert av det.
I forhold til organismenes overlevelse er tørst utrolig viktig. Et dyr som ikke tar væske når det trenger dem, vil ikke leve lenge.
Uten vann vil de fleste prosessene i kroppen ta fart, og hos mennesker følger døden på et kort antall dager.
Selv om ideen om at hjernen vår kan oppdage vannivåer i kroppen og drive vårt ønske om å drikke ikke er ny, blir den nøyaktige nevrovitenskapen bak den bare sakte utfyllet.
Den siste studien for å undersøke tørstmekanismen ble utført av Yuki Oka, en assisterende professor i biologi ved Caltech i Pasadena, CA. Resultatene ble publisert denne uken i Natur.
Den tørste hjernen
Noe arbeid er allerede gjort på dette området. Studier har vist at en arklignende struktur i forhjernen, lamina terminalis (LT), er viktig i tørstregulering. LT består av tre deler: organum vasculosum laminae terminalis (OVLT), det subforniske organet (SFO) og den median preoptiske kjernen (MnPO).
Hovedtyngden av hjernen er skilt fra blodet ved hjelp av blod-hjerne-barrieren. I tillegg til andre roller beskytter denne membranen hjernen mot patogener, for eksempel bakterier. Men SFO og OVLT er uvanlige; de er ikke beskyttet av blod-hjerne-barrieren og kan komme direkte i kontakt med blodstrømmen.
Denne direkte kommunikasjonen med blodet gjør det mulig for dem å vurdere natriumkonsentrasjonen, så "saltet" i blodet er en god indikasjon på hvor hydrert et dyr er.
Tidligere arbeid har allerede vist at LT inneholder eksiterende nevroner. Når de stimuleres i en mus, fremkaller det drikkeadferd.
I denne nye studien fant forskerne at MnPO er spesielt viktig, ved at kjernen mottar stimulerende innspill fra SFO, men ikke omvendt.
De viste at når MnPOs "excitatoriske nevroner blir tauset genetisk, stimulerer SFO eller OVLT" ikke lenger produserer drikkeadferd hos musene.
Tørsthierarkiet
Denne studien er den første som beskriver LTs hierarkiske organisasjon: MnPO samler informasjon fra SFO og OVLT og overfører den til andre hjernesentre for å utløse drikkeaktivitet.
Forskerne går også et stykke på vei til å svare på et annet spørsmål angående drikkeadferd: hvordan vet vi når vi skal stoppe? Prof. Oka forklarer rådgivningen og sier: "Når du er dehydrert, kan du sluke vann i flere sekunder, og du føler deg fornøyd."
"Imidlertid," legger han til, "på det tidspunktet er ikke blodet ditt rehydrert ennå: det tar vanligvis omtrent 10 til 15 minutter. Derfor ville ikke SFO og OVLT kunne oppdage rehydrering av blod kort tid etter å ha drukket. Ikke desto mindre vet hjernen på en eller annen måte når du skal slutte å drikke allerede før kroppen er fullstendig rehydrert. ”
Dette utleder at det er et annet, raskere signal som informerer hjernen om å slutte å drikke. Studier har vist at eksiterende nevroner i LT blir stille når en mus begynner å drikke, men nøyaktig hvordan dette skjer er ikke kjent.
Prof. Oka og teamet demonstrerte at inhiberende nevroner i MnPO reagerer på den fysiske virkningen av å drikke og undertrykker aktivitet i SFO-tørstneuroner. Interessant, de hemmende nevronene gjør bare jobben sin som svar på inntak av væsker - og ikke mat.
De mener at dette skillet mellom væsker og faste stoffer er mulig ved å overvåke bevegelsen til orofarynx, som er den delen av halsen som er involvert i svelgemekanismen. Aktiviteten når du drikker er annerledes enn å spise.
“Når du er veldig tørst og raskt svelger væske, beveger halsen seg på en bestemt måte som er forskjellig fra å spise mat. Vi tror at den hemmende befolkningen reagerer på denne bevegelsen om raskt å innta vann.
Hovedstudieforfatter Vineet Augustine, en kandidatstudent
Mer å lære
Resultatene legger til vår forståelse av det komplekse nettverket av interaksjoner som forteller oss når vi trenger å drikke. Men ifølge forfatterne av studien er det fortsatt mye å lære.
Som prof. Oka forklarer, “De hemmende signalene vi oppdaget er bare aktive under drikking. Imidlertid varer metthetsfølelsen mye lenger. Dette indikerer at de MnPO-inhiberende nevronene ikke kan være den eneste kilden til tørstmett. "
"Dette vil være gjenstand for fremtidig studie."
Selvfølgelig ble studien utført på mus, men lignende regioner finnes i den menneskelige hjerne. Forskerne mener derfor at funnene også gjelder for oss.
