Daar is min gevoelens meer bevredigend as om water te drink wanneer jy dors is. Maar hoe weet jou brein wanneer jy gedehidreer of versadig is, en hoe gebruik dit hierdie inligting om drinkery te begin of te beëindig? C altech-wetenskaplikes het nou die stroombaan van neurone binne die muisbrein gekarteer wat dors reguleer deur die dryfkrag om water te drink te stimuleer en te onderdruk. Hierdie stroombaan bied insig in dorsregulering in die soogdierbrein, moontlik mense ingesluit.
Die werk is gedoen in die laboratorium van Yuki Oka, assistent-professor in biologie, en word beskryf in 'n referaat wat in die aanlyn-uitgawe van 28 Februarie van Nature verskyn.
Hierargiese opwindende neurale stroombane wat drinkery aandryf
Daar is drie streke in die muisbrein wat bekend is om dors te verwerk: die subforniese orgaan (SFO), die organum vasculosum laminae terminalis (OVLT), en die mediaan preoptiese kern (MnPO). Saam vorm hierdie streke 'n velagtige struktuur in die voorbrein (naby die voorkant van die brein) wat die lamina terminalis (LT) genoem word. Die meeste streke van die brein word beskerm deur die byna ondeurdringbare bloed-breinversperring, 'n laag diggepakte selle wat die bloedstroom van die brein skei. Maar dit is nie die geval vir die SFO en OVLT nie - hulle skakel direk met 'n muis se bloedstroom, wat die twee streke toelaat om die natriuminhoud, of soutigheid, van die bloed te meet, wat die vlak van hidrasie aandui. Daarom dien die LT as die primêre struktuur betrokke by dorsregulering.
Vorige werk deur Oka en ander het getoon dat die SFO, OVLT en MnPO elk sogenaamde opwindende neurone bevat wat, wanneer dit gestimuleer word, drinkgedrag aandryf. In die nuwe werk het Oka se span gemik om te ontdek hoe hierdie veelvuldige tipes opwindende neurone in LT die stroombaan vorm om drink te begin.
Die navorsers het gevind dat veral een gebied, die MnPO, die sentrum vir dorsregulering is. Dit ontvang opwindende insette van die SFO, maar nie andersom nie. Die span het ook bevind dat wanneer MnPO opwindende neurone geneties stilgemaak word, stimulering van die SFO of OVLT nie drink veroorsaak nie. Die studie onthul 'n hiërargies georganiseerde dorskring in die LT: Die MnPO integreer dorsseine van die SFO en OVLT, en stuur dit na stroomaf breinareas om drink te veroorsaak.
Inhiberende neurone stop drink voor rehidrasie
Die span het ook nog 'n neurale kring gevind wat betrokke is by akute versadiging van dors.
"Wanneer jy gedehidreer is, kan jy vir 'n paar sekondes water insluk en jy voel tevrede. Op daardie stadium is jou bloed egter nog nie gerehidreer nie: dit neem gewoonlik ongeveer 10 tot 15 minute. Daarom het die SFO en die OVLT sou nie bloedrehidrasie kort nadat hy gedrink het kon opspoor nie. Nietemin weet die brein op een of ander manier wanneer om op te hou drink selfs voordat die liggaam ten volle gerehidreer is," sê Oka.
As gevolg van hierdie tydelike verskil tussen liggaamsrehidrasie en versadigingseine in die brein, het die navorsers geredeneer dat 'n soort vinnige sein drinkgedrag moet onderdruk. Ander groepe het onlangs getoon dat opwindende neurone in die LT vinnig onderdruk word met die aanvang van drink. Die neurale stroombane onderliggend aan so vinnige dorsversadiging het egter onbekend gebly.
Oka se span het gevind dat sekere sogenaamde inhiberende neurone in die MnPO onmiddellik reageer op die werking van drink en direkte inhibisie aan die SFO-dorsneurone verskaf. Hierdie inhiberende neurone word spesifiek deur vloeistof geaktiveer, en nie deur die inname van vaste stowwe nie. Die navorsers het geredeneer dat hierdie inhiberende stroombaan vloeistofinname monitor deur die beweging van die orofarinks (deel van die keel betrokke by sluk), wat op sy beurt juis dorsneurone inhibeer.
"Wanneer jy regtig dors is en vinnig vloeistof insluk, beweeg die keel op 'n spesifieke manier wat anders is as om kos te eet," sê Vineet Augustine, nagraadse student en hoofskrywer op die nuwe koerant. "Ons dink die inhiberende bevolking reageer op hierdie beweging van vinnig water inneem."
Meer versadigingseine om ontdek te word
Terwyl inhiberende neurone van die MnPO drankgeïnduseerde dors-inhibisie kodeer, voorspel die span dat die brein bykomende versadigingseine gebruik.
"Die inhiberende seine wat ons ontdek het, is slegs aktief tydens die drinkaksie," sê Oka."Die gevoel van versadiging hou egter baie langer aan. Dit dui daarop dat die MnPO-remmende neurone nie die enigste bron van dorsversadiging kan wees nie. Dit sal die onderwerp vir toekomstige studie wees."
Alhoewel die resultate in muise se brein is, bestaan soortgelyke streke in die menslike brein. Die navorsers sê dit is moontlik dat 'n soortgelyke dorskring wat aktivering en inhibisie van drinkgedrag beheer, in die menslike brein bestaan.
Die referaat is getitel "Hierargiese neurale argitektuur onderliggend aan dorsregulering." Ander mede-outeurs sluit in nadoktorale navorsers Sertan Kutal Gokce en Bo Wang, nagraadse student Sangjun Lee, en navorsingsprofessor Carlos Lois, almal by C altech; Thomas Davidson van UC San Francisco; Frank Reimann en Fiona Gribble van die Universiteit van Cambridge; en Karl Deisseroth van die Howard Hughes Mediese Instituut en Stanford Universiteit.
