Hvordan fortæller vores hjerner os, at vi er tørstige?
En ny undersøgelse kortlægger hjernekredsløbene, der fortæller os, hvornår vi har brug for at drikke vand, samt hvornår vi har fået nok. Forskningen afdækkede et neuralt hierarki ved at stimulere og undertrykke trangen til at drikke hos mus.
At føle sig tørstig er en fornemmelse, som alle dyr er fortrolige med.
Det er en oplevelse, der er så almindelig, at kun få af os tænker over det. Men neurovidenskabere er fascineret af det.
I forhold til en organisms overlevelse er tørst utrolig vigtig. Et dyr, der ikke tager væsker, når det har brug for dem, vil ikke være i live længe.
Uden vand vil de fleste af processerne i kroppen tage fat, og hos mennesker følger døden på et kort antal dage.
Selvom ideen om, at vores hjerner kan opdage vandniveauer i kroppen og drive vores ønske om at drikke, ikke er ny, bliver den nøjagtige neurovidenskab bag det kun langsomt uddybet.
Den seneste undersøgelse for at undersøge tørstmekanismen blev udført af Yuki Oka, en assisterende professor i biologi ved Caltech i Pasadena, CA. Resultaterne blev offentliggjort i denne uge i Natur.
Den tørstige hjerne
Der er allerede udført noget arbejde på dette område. Undersøgelser har vist, at en arklignende struktur i forhjernen, lamina terminalis (LT), er vigtig i tørstreguleringen. LT består af tre dele: organum vasculosum laminae terminalis (OVLT), det subforniske organ (SFO) og den median præoptiske kerne (MnPO).
Hovedparten af hjernen er adskilt fra blodbanen ved blod-hjerne-barrieren. Ved siden af andre roller beskytter denne membran hjernen mod patogener, såsom bakterier. Men SFO og OVLT er usædvanlige; de er ikke beskyttet af blod-hjerne-barrieren og kan direkte komme i kontakt med blodbanen.
Denne direkte kommunikation med blodet giver dem mulighed for at vurdere natriumkoncentrationen, så blodets “salthed” er en god indikation af, hvor hydreret et dyr er.
Tidligere arbejde har allerede vist, at LT indeholder exciterende neuroner. Når de stimuleres med en mus, fremkalder det drikkeadfærd.
I denne nye undersøgelse fandt forskerne, at MnPO er særlig vigtig, idet kernen modtager exciterende input fra SFO, men ikke omvendt.
De viste, at når MnPO's "exciterende neuroner er genetisk tavs, producerer stimulering af SFO eller OVLT" ikke længere drikkeadfærd hos musene.
Tørsthierarkiet
Denne undersøgelse er den første til at beskrive LT's hierarkiske organisation: MnPO indsamler information fra SFO og OVLT og sender den videre til andre hjernecentre for at udløse drikkeaktivitet.
Forskerne går også en vej mod at besvare et andet spørgsmål vedrørende drikkeadfærd: hvordan ved vi, hvornår vi skal stoppe? Prof. Oka forklarer rådgivningen og siger: "Når du er dehydreret, kan du sluge vand i flere sekunder, og du føler dig tilfreds."
”Imidlertid,” tilføjer han, “på det tidspunkt er dit blod endnu ikke rehydreret: det tager normalt ca. 10 til 15 minutter. Derfor ville SFO og OVLT ikke være i stand til at opdage blodrehydrering kort efter at have drukket. Ikke desto mindre ved hjernen på en eller anden måde hvornår man skal stoppe med at drikke, selv før kroppen er fuldstændig rehydreret. ”
Dette udleder, at der er et andet, hurtigere signal, der informerer hjernen om at stoppe med at drikke. Undersøgelser har vist, at exciterende neuroner i LT dæmpes, når en mus begynder at drikke, men præcis hvordan dette sker, vides ikke.
Prof. Oka og teamet demonstrerede, at hæmmende neuroner i MnPO reagerer på den fysiske virkning af drikke og undertrykker aktivitet i SFO-tørstneuroner. Interessant nok gør de hæmmende neuroner kun deres arbejde som reaktion på indtagelse af væsker - og ikke mad.
De mener, at denne skelnen mellem væsker og faste stoffer er mulig ved at overvåge bevægelsen af oropharynx, som er den del af halsen, der er involveret i synkemekanismen. Dens aktivitet, når man drikker, er forskellig fra at spise.
”Når du er virkelig tørstig og hurtigt sluger væske, bevæger halsen sig på en bestemt måde, der adskiller sig fra at spise mad. Vi tror, at den hæmmende befolkning reagerer på denne bevægelse om hurtigt at indtage vand. ”
Hovedstudieforfatter Vineet Augustine, en studerende
Mere at lære
Resultaterne føjer til vores forståelse af det komplekse netværk af interaktioner, der fortæller os, hvornår vi har brug for at drikke. Men ifølge undersøgelsesforfatterne er der stadig meget at lære.
Som professor Oka forklarer, “De hæmmende signaler, vi opdagede, er kun aktive under drikkehandlingen. Følelsen af mæthed varer dog meget længere. Dette indikerer, at de MnPO-hæmmende neuroner ikke kan være den eneste kilde til tørstmætning. ”
"Dette vil være genstand for fremtidig undersøgelse."
Selvfølgelig blev undersøgelsen udført på mus, men lignende regioner kan findes i den menneskelige hjerne. Forskerne mener derfor, at resultaterne også gælder for os.
