私たちの脳は私たちが喉が渇いていることをどのように伝えますか？
新しい研究では、水を飲む必要があるときと、十分に飲んだときを示す脳回路をマッピングしています。この研究は、マウスの飲酒衝動を刺激および抑制することにより、神経階層を明らかにしました。
喉の渇きは、誰もが、そしてすべての動物がよく知っている感覚です。
それは非常に一般的な経験なので、私たちのほとんどはそれを考えません。しかし、神経科学者はそれに魅了されています。
生物の生存に関連して、喉の渇きは非常に重要です。必要なときに水分を摂取しない動物は、長く生きることはできません。
水がなければ、体内のほとんどのプロセスが停止し、人間の場合、死は短日で続きます。
私たちの脳が体内の水分レベルを検出し、飲みたいという欲求を駆り立てることができるという考えは新しいものではありませんが、その背後にある正確な神経科学はゆっくりと具体化されています。
喉の渇きのメカニズムを調査するための最新の研究は、カリフォルニア工科大学のカルテックの生物学の助教授である岡有希によって実施されました。調査結果は今週公開されました 自然.
のどが渇いた脳
この分野ではすでにいくつかの作業が行われています。研究によると、前脳のシート状の構造である終板（LT）は、喉の渇きの調節に重要であることが示されています。 LTは、脳弓下器官（OVLT）、脳弓下器官（SFO）、正中視索前核（MnPO）の3つの部分で構成されています。
脳の大部分は、血液脳関門によって血流から分離されています。他の役割と並んで、この膜は細菌などの病原体から脳を保護します。しかし、SFOとOVLTは珍しいものです。それらは血液脳関門によって保護されておらず、血流に直接接触する可能性があります。
血液とのこの直接的なコミュニケーションにより、彼らはナトリウム濃度を評価することができます。したがって、血液の「塩味」は、動物がどれだけ水分を含んでいるかを示す良い指標です。
以前の研究では、LTに興奮性ニューロンが含まれていることがすでに示されています。それらがマウスで刺激されるとき、それは飲酒行動を誘発します。
この新しい研究で、科学者たちは、核がSFOから興奮性入力を受け取るが、その逆はないという点で、MnPOが特に重要であることを発見しました。
彼らは、MnPOの「興奮性ニューロンが遺伝的に沈黙しているとき、SFOまたはOVLTを刺激する」と、マウスの飲酒行動がもはや生じないことを示しました。
喉の渇きの階層
この研究は、LTの階層的組織を説明する最初の研究です。MnPOはSFOとOVLTから情報を収集し、それを他の脳の中心に渡して飲酒活動を引き起こします。
科学者たちはまた、飲酒行動に関する別の質問に答えるために何らかの方法で進んでいます：いつ停止するかをどうやって知るのですか？岡教授は、「脱水症状になると、数秒間水を飲み込んで満足する」と難問を説明します。
「しかし、その時点ではまだ血液は再水和されていません。通常、約10〜15分かかります。したがって、SFOとOVLTは、飲酒後すぐに血液の水分補給を検出することはできません。それにもかかわらず、脳は、体が完全に水分補給される前でさえ、いつ飲酒をやめるかをどういうわけか知っています。」
これは、脳に飲酒をやめるように通知する別のより迅速な信号があることを示唆しています。研究によると、マウスが飲み始めると、LTの興奮性ニューロンが静まることが示されていますが、これがどのように発生するかは正確にはわかっていません。
岡教授とチームは、MnPOの抑制性ニューロンが飲酒の物理的作用に反応し、SFOの渇きニューロンの活動を抑制することを実証しました。興味深いことに、抑制性ニューロンは、食物ではなく、液体の摂取に応答してのみ機能します。
彼らは、液体と固体のこの区別は、嚥下メカニズムに関与する喉の一部である中咽頭の動きを監視することによって可能であると信じています。飲むときの活動は食べることとは異なります。
「あなたが本当に喉が渇いていて、すぐに水分を飲み込むと、喉は食べ物を食べるのとは異なる特定の方法で動きます。抑制性の集団は、水を急速に摂取するというこの動きに反応していると思います。」
研究の筆頭著者であるVineetAugustine、大学院生
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調査結果は、私たちがいつ飲む必要があるかを教えてくれる相互作用の複雑なネットワークの理解を深めます。しかし、研究の著者によると、学ぶべきことがまだたくさんあります。
岡教授は次のように説明しています。「私たちが発見した抑制性信号は、飲酒行動中にのみアクティブになります。しかし、満腹感は確かにずっと長く続きます。これは、MnPO抑制性ニューロンが喉の渇きの満腹の唯一の原因ではないことを示しています。」
「これは将来の研究の対象となるでしょう。」
もちろん、この研究はマウスで実施されましたが、同様の領域が人間の脳にも見られます。したがって、研究者たちは、調査結果が私たちにも当てはまると信じています。
