Hur säger våra hjärnor att vi är törsta?
En ny studie kartlägger hjärnkretsarna som säger när vi behöver dricka vatten och när vi har fått nog. Forskningen avslöjade en neural hierarki genom att stimulera och undertrycka lusten att dricka hos möss.
Att känna sig törstig är en känsla som alla och alla djur känner till.
Det är en så vanlig upplevelse att få av oss tänker på det. Men neurovetenskapsmän är fascinerade av det.
I förhållande till en organisms överlevnad är törst otroligt viktigt. Ett djur som inte tar på sig vätska när det behöver dem kommer inte att leva länge.
Utan vatten kommer de flesta av processerna i kroppen att ta fart och hos människor följer döden på ett kort antal dagar.
Även om idén att våra hjärnor kan upptäcka vattennivåer i kroppen och driva vår önskan att dricka inte är ny, blir den exakta neurovetenskapen bakom den bara långsamt utbyggd.
Den senaste studien för att undersöka törstmekanismen utfördes av Yuki Oka, biträdande professor i biologi vid Caltech i Pasadena, Kalifornien. Resultaten publicerades denna vecka i Natur.
Den törstiga hjärnan
En del arbete har redan gjorts inom detta område. Studier har visat att en arkliknande struktur i framhjärnan, lamina terminalis (LT), är viktig vid törstreglering. LT består av tre delar: organum vasculosum laminae terminalis (OVLT), det subforniska organet (SFO) och den median preoptiska kärnan (MnPO).
Majoriteten av hjärnan separeras från blodomloppet genom blod-hjärnbarriären. Tillsammans med andra roller skyddar detta membran hjärnan från patogener, såsom bakterier. Men SFO och OVLT är ovanliga; de skyddas inte av blod-hjärnbarriären och kan direkt komma i kontakt med blodomloppet.
Denna direkta kommunikation med blodet gör det möjligt för dem att bedöma natriumkoncentrationen, så blodets "salthalt" är en bra indikation på hur hydratiserat ett djur är.
Tidigare arbete har redan visat att LT innehåller exciterande neuroner. När de stimuleras i en mus framkallar det dricksbeteende.
I den här nya studien fann forskarna att MnPO är särskilt viktigt genom att kärnan får exciterande input från SFO men inte tvärtom.
De visade att när MnPO: s "exciterande neuroner är tystade genetiskt, stimulerar SFO eller OVLT" inte längre drickande beteende hos mössen.
Törsthierarkin
Denna studie är den första som beskriver LT: s hierarkiska organisation: MnPO samlar in information från SFO och OVLT och skickar den vidare till andra hjärncentra för att utlösa dricksaktivitet.
Forskarna går också långt mot att svara på en annan fråga om dricksbeteende: hur vet vi när man ska sluta? Prof. Oka förklarar förvirringen och säger: "När du är uttorkad kan du sluka ner vatten i flera sekunder och du känner dig nöjd."
"Men" tillägger han, "vid det tillfället är ditt blod inte återhydrerat än: det tar vanligtvis cirka 10 till 15 minuter. Därför skulle SFO och OVLT inte kunna upptäcka blodåterhydrering strax efter att ha druckit. Ändå vet hjärnan på något sätt när man ska sluta dricka redan innan kroppen är helt återhydrerad. ”
Detta leder till att det finns en annan snabbare signal som informerar hjärnan att sluta dricka. Studier har visat att exciterande neuroner i LT tystas när en mus börjar dricka, men exakt hur detta inträffar är inte känt.
Prof. Oka och teamet visade att hämmande neuroner i MnPO svarar på den fysiska effekten av att dricka och undertrycka aktivitet i SFO-törstneuroner. Intressant är att de hämmande nervcellerna bara gör sitt jobb som svar på intag av vätskor - och inte mat.
De tror att denna skillnad mellan vätskor och fasta ämnen är möjlig genom att övervaka orofarynxens rörelse, som är den del av halsen som är involverad i sväljmekanismen. Dess aktivitet när man dricker skiljer sig från att äta.
”När du är riktigt törstig och snabbt slukar vätska rör sig halsen på ett särskilt sätt som skiljer sig från att äta mat. Vi tror att den hämmande befolkningen svarar på denna rörelse att snabbt få in vatten. ”
Huvudförfattare Vineet Augustine, doktorand
Mer att lära sig
Resultaten ökar vår förståelse för det komplexa nätverket av interaktioner som säger när vi behöver dricka. Men enligt studieförfattarna finns det fortfarande mycket att lära sig.
Som professor Oka förklarar, ”De hämmande signalerna vi upptäckte är bara aktiva under dricksåtgärden. Men känslan av mättnad varar verkligen mycket längre. Detta indikerar att de MnPO-hämmande neuronerna inte kan vara den enda källan till törstmättnad. ”
"Detta kommer att bli föremål för framtida studier."
Naturligtvis genomfördes studien på möss, men liknande regioner finns i den mänskliga hjärnan. Forskarna tror därför att resultaten också är tillämpliga på oss.
