Πώς μας λέει ο εγκέφαλος ότι είμαστε διψασμένοι;
Μια νέα μελέτη χαρτογραφεί τα κυκλώματα του εγκεφάλου που μας λένε πότε πρέπει να πιούμε νερό, καθώς και πότε είχαμε αρκετό. Η έρευνα αποκάλυψε μια νευρική ιεραρχία διεγείροντας και καταστέλλοντας την επιθυμία για πόση σε ποντίκια.
Το να αισθάνεσαι διψασμένος είναι μια αίσθηση με την οποία όλοι και κάθε ζώο είναι εξοικειωμένοι.
Είναι μια τόσο κοινή εμπειρία που λίγοι από εμάς το σκέφτονται. Όμως οι νευροεπιστήμονες γοητεύονται από αυτό.
Σε σχέση με την επιβίωση ενός οργανισμού, η δίψα είναι εξαιρετικά σημαντική. Ένα ζώο που δεν παίρνει υγρά όταν τα χρειάζεται δεν θα είναι ζωντανό για πολύ.
Χωρίς νερό, οι περισσότερες από τις διαδικασίες μέσα στο σώμα θα καταλάβουν, και στους ανθρώπους, ο θάνατος ακολουθεί σε σύντομο αριθμό ημερών.
Αν και η ιδέα ότι οι εγκέφαλοί μας μπορούν να ανιχνεύσουν τη στάθμη του νερού στο σώμα και να οδηγήσουν την επιθυμία μας να πιούμε δεν είναι καινούργια, η ακριβής νευροεπιστήμη πίσω από αυτό γίνεται αργά.
Η πιο πρόσφατη μελέτη για τη διερεύνηση του μηχανισμού δίψας πραγματοποιήθηκε από τον Yuki Oka, επίκουρο καθηγητή βιολογίας στο Caltech της Πασαντένα της Καλιφόρνια. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν αυτήν την εβδομάδα το Φύση.
Ο διψασμένος εγκέφαλος
Κάποια εργασία έχει ήδη γίνει σε αυτόν τον τομέα. Μελέτες έχουν δείξει ότι μια δομή που μοιάζει με φύλλα στον πρόσθιο εγκέφαλο, το lamina terminalis (LT), είναι σημαντική στη ρύθμιση της δίψας. Το LT περιλαμβάνει τρία μέρη: το organum vasculosum laminae terminalis (OVLT), το υποφθαρτικό όργανο (SFO) και τον διάμεσο προπτικό πυρήνα (MnPO).
Η πλειονότητα του εγκεφάλου διαχωρίζεται από την κυκλοφορία του αίματος από το φράγμα αίματος-εγκεφάλου. Παράλληλα με άλλους ρόλους, αυτή η μεμβράνη προστατεύει τον εγκέφαλο από παθογόνα, όπως βακτήρια. Αλλά τα SFO και OVLT είναι ασυνήθιστα. Δεν προστατεύονται από το φράγμα αίματος-εγκεφάλου και μπορούν να έρθουν σε άμεση επαφή με την κυκλοφορία του αίματος.
Αυτή η άμεση επικοινωνία με το αίμα τους επιτρέπει να εκτιμήσουν τη συγκέντρωση νατρίου, οπότε η «αλμυρότητα» του αίματος είναι μια καλή ένδειξη για το πόσο ενυδατωμένο είναι ένα ζώο.
Παλαιότερες εργασίες έχουν ήδη δείξει ότι το LT περιέχει διεγερτικούς νευρώνες. Όταν διεγείρονται σε ποντίκι, προκαλεί συμπεριφορά κατανάλωσης αλκοόλ.
Σε αυτή τη νέα μελέτη, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι το MnPO είναι ιδιαίτερα σημαντικό, καθώς ο πυρήνας λαμβάνει διεγερτική είσοδο από το SFO αλλά όχι το αντίστροφο.
Έδειξαν ότι όταν οι «διεγερτικοί νευρώνες του MnPO σιγαίνονται γενετικά, διεγείροντας το SFO ή το OVLT» δεν παράγει πλέον συμπεριφορά κατανάλωσης αλκοόλ στα ποντίκια.
Η ιεραρχία της δίψας
Αυτή η μελέτη είναι η πρώτη που περιγράφει την ιεραρχική οργάνωση του LT: το MnPO συλλέγει πληροφορίες από το SFO και το OVLT και τις μεταδίδει σε άλλα εγκεφαλικά κέντρα για να προκαλέσει ποτό.
Οι επιστήμονες πηγαίνουν επίσης με κάποιο τρόπο να απαντήσουν σε μια άλλη ερώτηση σχετικά με τη συμπεριφορά του αλκοόλ: πώς ξέρουμε πότε να σταματήσουμε; Ο καθηγητής Oka εξηγεί το αίνιγμα, λέγοντας: «Όταν αφυδατώνεστε, μπορεί να καταπιείτε νερό για αρκετά δευτερόλεπτα και αισθάνεστε ικανοποιημένοι».
«Ωστόσο,» προσθέτει, «σε αυτό το σημείο το αίμα σας δεν έχει ακόμη ενυδατωθεί: συνήθως διαρκεί περίπου 10 έως 15 λεπτά. Επομένως, το SFO και το OVLT δεν θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν την ενυδάτωση του αίματος αμέσως μετά το πόσιμο. Ωστόσο, ο εγκέφαλος κατά κάποιο τρόπο ξέρει πότε να σταματήσει να πίνει ακόμη και πριν το σώμα ενυδατωθεί πλήρως. "
Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ένα άλλο, πιο γρήγορο σήμα που ενημερώνει τον εγκέφαλο να σταματήσει να πίνει. Μελέτες έχουν δείξει ότι οι διεγερτικοί νευρώνες στο LT χαλαρώνουν όταν ένα ποντίκι αρχίζει να πίνει, αλλά ακριβώς πώς συμβαίνει αυτό δεν είναι γνωστό.
Ο καθηγητής Oka και η ομάδα έδειξαν ότι οι ανασταλτικοί νευρώνες στο MnPO ανταποκρίνονται στη φυσική δράση της κατανάλωσης αλκοόλ και καταστολής στους νευρώνες δίψας SFO. Είναι ενδιαφέρον ότι οι ανασταλτικοί νευρώνες κάνουν τη δουλειά τους μόνο ως απάντηση στην κατάποση υγρών - και όχι στην τροφή.
Πιστεύουν ότι αυτή η διάκριση μεταξύ υγρών και στερεών είναι δυνατή παρακολουθώντας την κίνηση του στοματοφάρυγγα, που είναι το μέρος του λαιμού που εμπλέκεται στον μηχανισμό κατάποσης. Η δραστηριότητά του κατά το πόσιμο είναι διαφορετικό από το φαγητό.
«Όταν διψάτε και χτυπάτε γρήγορα το υγρό, ο λαιμός κινείται με διαφορετικό τρόπο από το να τρώτε φαγητό. Πιστεύουμε ότι ο ανασταλτικός πληθυσμός ανταποκρίνεται σε αυτήν την κίνηση ταχείας κατάποσης νερού. "
Ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Vineet Augustine, απόφοιτος φοιτητής
Περισσότερα για να μάθετε
Τα ευρήματα προσθέτουν στην κατανόησή μας για το περίπλοκο δίκτυο αλληλεπιδράσεων που μας λένε πότε πρέπει να πίνουμε. Ωστόσο, σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης, υπάρχουν ακόμα πολλά να μάθουν.
Όπως εξηγεί ο καθηγητής Oka, «Τα ανασταλτικά σήματα που ανακαλύψαμε είναι ενεργά μόνο κατά τη διάρκεια της δράσης κατανάλωσης αλκοόλ. Ωστόσο, το αίσθημα κορεσμού διαρκεί πολύ περισσότερο. Αυτό δείχνει ότι οι ανασταλτικοί νευρώνες του MnPO δεν μπορούν να είναι η μόνη πηγή κορεσμού της δίψας. "
"Αυτό θα είναι το θέμα για μελλοντική μελέτη."
Φυσικά, η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε ποντίκια, αλλά παρόμοιες περιοχές μπορούν να βρεθούν στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Επομένως, οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα ευρήματα ισχύουν και για εμάς.
