Kā mūsu smadzenes mums saka, ka esam izslāpuši?
Jauns pētījums kartē smadzeņu ķēdes, kas mums norāda, kad mums jādzer ūdens, kā arī tad, kad mums ir pietiekami daudz. Pētījums atklāja neironu hierarhiju, stimulējot un nomācot vēlmi dzert pelēm.
Slāpju sajūta ir sensācija, kas ir pazīstama visiem un visiem dzīvniekiem.
Tā ir tik izplatīta pieredze, ka retais no mums to pārdomā. Bet neirozinātniekus tas aizrauj.
Attiecībā uz organisma izdzīvošanu slāpes ir neticami svarīgas. Dzīvnieks, kurš neuzņem šķidrumus, kad tas vajadzīgs, ilgi nebūs dzīvs.
Bez ūdens lielākā daļa ķermeņa procesu sagrābsies, un cilvēkiem nāve seko īsā dienu skaitā.
Lai gan ideja, ka mūsu smadzenes var noteikt ūdens līmeni organismā un izraisīt vēlmi dzert, nav jauna, precīza neirozinātne, kas aiz tās slēpjas, tikai lēnām tiek pilnveidota.
Jaunāko pētījumu par slāpju mehānisma izpēti veica Yuki Oka, bioloģijas docents Caltech Pasadenā, Kalifornijā. Secinājumi tika publicēti šonedēļ Daba.
Izslāpušās smadzenes
Daži darbi šajā jomā jau ir veikti. Pētījumi ir parādījuši, ka slāpju regulēšanā svarīga ir priekšējo smadzeņu lokšņu struktūra, lamina terminalis (LT). LT sastāv no trim daļām: organum vasculosum laminae terminalis (OVLT), subfornical organ (SFO) un vidējā preoptiskā kodola (MnPO).
Smadzeņu lielāko daļu no asinsrites atdala asins-smadzeņu barjera. Paralēli citām lomām šī membrāna aizsargā smadzenes no patogēniem, piemēram, baktērijām. Bet SFO un OVLT ir neparasti; tos neaizsargā asins-smadzeņu barjera, un tie var tieši sazināties ar asinsriti.
Šī tiešā saziņa ar asinīm ļauj viņiem novērtēt nātrija koncentrāciju, tāpēc asiņu “sāļums” labi parāda, cik dzīvnieks ir hidratēts.
Iepriekšējais darbs jau ir parādījis, ka LT satur ierosinošus neironus. Kad tie tiek stimulēti pelē, tas izraisa dzeršanas paradumus.
Šajā jaunajā pētījumā zinātnieki atklāja, ka MnPO ir īpaši svarīgs, jo kodols saņem ierosmes ierosmi no SFO, bet ne otrādi.
Viņi parādīja, ka tad, kad MnPO “ierosmes neironi ir ģenētiski apklusināti, SFO vai OVLT stimulēšana pelēm vairs nerada dzeršanu.
Slāpju hierarhija
Šis pētījums ir pirmais, kas raksturo LT hierarhisko organizāciju: MnPO apkopo informāciju no SFO un OVLT un nodod to citiem smadzeņu centriem, lai izraisītu dzeršanas aktivitātes.
Zinātnieki arī kaut kādā veidā atbild uz citu jautājumu par alkohola lietošanu: kā mēs zinām, kad jāpārtrauc? Prof. Oka paskaidro mīklas, sakot: "Kad esat dehidrēts, jūs varat vairākas sekundes norīt ūdeni un justies apmierināts."
"Tomēr," viņš piebilst, "tajā brīdī jūsu asinis vēl nav rehidrētas: parasti tas aizņem apmēram 10 līdz 15 minūtes. Tāpēc SFO un OVLT drīz pēc dzeršanas nevarēs noteikt asins rehidratāciju. Neskatoties uz to, smadzenes kaut kādā veidā zina, kad jāpārtrauc dzeršana pat pirms ķermeņa pilnīgas hidratācijas. ”
Tas secina, ka ir vēl viens, ātrāks signāls, kas informē smadzenes pārtraukt dzert. Pētījumi ir parādījuši, ka ierosmes neironi LT apklusina, kad pele sāk dzert, taču nav zināms, kā tieši tas notiek.
Prof. Oka un komanda parādīja, ka inhibējošie neironi MnPO reaģē uz dzeršanas fizisko darbību un nomāc aktivitāti SFO slāpes neironos. Interesanti, ka inhibējošie neironi savu darbu veic tikai, reaģējot uz šķidrumu uzņemšanu, nevis uz pārtiku.
Viņi uzskata, ka šāda šķidrumu un cieto vielu atšķiršana ir iespējama, novērojot orofarneksa kustību, kas ir rīkles daļa, kas iesaistīta rīšanas mehānismā. Tās aktivitāte dzeršanas laikā atšķiras no ēšanas.
“Kad jūs patiešām esat izslāpis un ātri izdzerat šķidrumu, rīkle pārvietojas īpašā veidā, kas atšķiras no ēšanas ar pārtiku. Mēs domājam, ka inhibējošā populācija reaģē uz šo strauji ūdens uzņemšanas kustību. ”
Vadošā pētījuma autore Vineet Augustine, maģistrante
Vēl jāmācās
Atzinumi papildina mūsu izpratni par sarežģīto mijiedarbības tīklu, kas mums norāda, kad mums jādzer. Bet, pēc pētījuma autoru domām, vēl ir daudz jāmācās.
Kā paskaidro prof. Oka, “mēs atklājām, ka inhibējošie signāli ir aktīvi tikai dzeršanas laikā. Tomēr sāta sajūta patiešām ilgst daudz ilgāk. Tas norāda, ka MnPO inhibējošie neironi nevar būt vienīgais slāpes piesātinājuma avots. ”
"Tas būs turpmāko pētījumu priekšmets."
Protams, pētījums tika veikts ar pelēm, taču līdzīgus reģionus var atrast arī cilvēka smadzenēs. Tāpēc pētnieki uzskata, ka secinājumi ir piemērojami arī mums.
