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科学家绘制了治理干渴的神经回路图

导读口渴时,没有比喝水更令人满足的感觉了。但是,您的大脑如何知道何时脱水或饱食,以及它如何使用这些信息来开始或终止饮酒?加州理工学院的

口渴时,没有比喝水更令人满足的感觉了。但是,您的大脑如何知道何时脱水或饱食,以及它如何使用这些信息来开始或终止饮酒?加州理工学院的科学家现在绘制了老鼠大脑中神经元的电路图,该神经元电路通过刺激和抑制饮水来调节口渴。该电路提供了对哺乳动物大脑(可能包括人类)的口渴调节的洞察力。

这项工作是在生物学副教授Yuki Oka的实验室中完成的,并在2月28日在线《自然》杂志上发表的一篇论文中进行了描述。

小鼠大脑中存在三个已知会产生口渴的区域:子下器官(SFO),椎板器官器官(OVLT)​​和视前中位核(MnPO)。这些区域一起在前脑(靠近大脑前部)形成称为椎板(LT)的片状结构。大脑的大部分区域都受到几乎不可穿透的血脑屏障的保护,血屏障是一层紧密堆积的细胞,将血液与大脑分开。但是SFO和OVLT并非如此,它们直接与小鼠的血液接触,从而允许这两个区域测量血液中的钠含量或咸度,这表明了水合程度。因此,LT是调节口渴的主要结构。

Oka和其他人的先前工作表明,SFO,OVLT和MnPO各自包含所谓的兴奋性神经元,当受到刺激时,它们会驱动饮酒行为。在这项新工作中,Oka的团队旨在发现LT中这些多种类型的兴奋性神经元如何形成启动饮酒的电路。

研究人员发现,特别是MnPO,是调节口渴的中心。它从SFO接收兴奋性输入,但反之则不然。研究小组还发现,当MnPO兴奋性神经元通过基因沉默后,刺激SFO或OVLT不会诱发饮酒。该研究揭示了LT中的分层组织的口渴回路:MnPO整合了来自SFO和OVLT的口渴信号,并将其传输到下游脑区以诱导饮酒。

抑制性神经元在补液前停止饮酒

研究小组还发现了另一个与口渴急性饱相关的神经回路。

“脱水后,您可能会吞下几秒钟的水,您会感到满意。但是,此时您的血液还没有补充水分:通常需要大约10至15分钟。因此,SFO和OVLT不会能够在饮酒后立即检测出血液中的水分。尽管如此,大脑甚至可以在身体完全补水之前就知道何时停止饮酒。”

由于大脑体内补液和饱食信号之间存在暂时的差异,研究人员认为某种快速信号必须抑制饮酒行为。最近的其他研究表明,喝酒后LT中的兴奋性神经元被迅速抑制。但是,如此快速的口渴饱腹感背后的神经回路仍然未知。

Oka的小组发现MnPO中某些所谓的抑制性神经元会立即对饮酒产生反应,并直接抑制SFO的口渴神经元。这些抑制性神经元是通过液体而不是通过摄入固体来特异性激活的。研究人员认为,这种抑制回路通过口咽(吞咽所涉及的一部分喉咙)的运动来监测液体的摄入,从而精确地抑制口渴的神经元。

新论文的主要作者,作者Vineet Augustine说:“当您真正口渴并迅速吞食液体时,喉咙就会以不同于吃食物的特殊方式运动。”“我们认为抑制性人群正在对这种快速摄入水的运动做出反应。”

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