大脑电路调节口渴
霍华德休斯医学研究所(霍华德·休斯医学研究所的科学家们发现了一个电路的老鼠的大脑中调节口渴。当细胞电路交换的一个子集,老鼠立即开始饮用水,即使他们完全水化。第二组的细胞抑制喝的冲动。
thirst-regulating电路位于大脑的一个区域称为subfornical器官(SFO)。“我们认为,英国重大欺诈案件调查局专用电路,有两个相互作用的元素可能保持完美的平衡,所以你喝当你不得不和你不喝当你不需要时,“查尔斯·朱克说一位哥伦比亚大学霍华德·休斯医学研究所的研究员领导了这项研究。电路通过这样做,确保动物取适量的液体来维持血压、电解质平衡,细胞体积。这项工作由博士后徐怀钰奥卡河1月26日出版,2015年,《华尔街日报》自然。
朱克的实验室主要是对生物学感兴趣的味道。学业已经确定了五种基本味道的受体(甜、酸、苦、uammi和盐),并表明,神经系统将多个途径感知和响应盐。这些电路确保吸引人类在低盐浓度,但不是在高浓度。“这是如何品味系统控制盐的摄入量,这盐在体内体内平衡是非常重要的,”奥卡河说。“但这只是硬币的一面。盐摄入量必须平衡水的摄入量。”
科学家们认识一个不同的机制必须负责控制动物的水摄入量。“没有浓度变化对水,水是水,”奥卡河说。“但当你口渴,水真的很有吸引力。”Zuker and Oka set out to determine how the brain regulated the motivation to drink.
他们开始搜索的大脑区域被称为英国严重欺诈办公室,显示增加脱水动物的活动。英国严重欺诈办公室是为数不多的的大脑区域坐落在血脑屏障之外,这意味着它已经与体液的直接接触。“这些细胞可能会有机会直接在体液电解质平衡,“朱克指出。
过去的实验中,研究人员elecrically刺激老鼠的大脑的各种circumventricular器官,包括英国严重欺诈办公室,已经产生了不一致的结果。奥卡河想找出如果他们的饮酒行为引发的特定细胞严重欺诈办公室。通过分析遗传标记,他在英国严重欺诈办公室确定了三种不同的细胞类型:一组兴奋性细胞,抑制细胞的一组,三分之一的人口支持细胞称为星形胶质细胞。
“如果这些神经元真的介导的关键方面在推动喝的动机,那么他们的激活触发应该主动喝酒,不管液体饱腹感的程度,“朱克表示。“如果你沉默这些人群,你应该抑制动机喝,即使你非常口渴。”
为了测试这些预测,奥卡河介绍英国严重欺诈办公室光敏蛋白进入细胞,使科学家们能够选择性地激活这些细胞的老鼠。利用激光的蓝光,然后打开了兴奋性细胞,英国重大欺诈案件调查局已经喝了很多的老鼠。结果是戏剧性的。
“有一种动物快乐地想知道,零喝酒的兴趣。你激活这群兴奋性神经元,它只是直线喷水嘴,”朱克表示。“只要灯是亮着的,那只老鼠继续喝酒。”The animals were uninterested in other fluids, but would avidly drink water for prolonged periods, consuming as much eight percent of their body weight. For humans, that would amount to about 1.5 gallons of water, Oka points out.
朱克表示,“这是非常令人兴奋的。”“这电路通知和指示鼠标变成一个复杂的程序的行为和行为:“我渴了。我需要确定一个水源。我要去水的地方。我必须开始消耗水和我继续直到这个信号抑制。”
下一步是测试的影响,英国重大欺诈案件调查局的抑制性神经元。当奥卡河将这些细胞在口渴的动物,小鼠水摄入量减少了约80%。激活抑制性细胞并不影响动物的食物或盐的兴趣,这表明具体的神经元调节水的消耗。
两组细胞似乎共同应对改变水化水平和保持液体平衡,科学家们说。“你能想象这一定是一个非常严格控制的反馈回路,”朱克表示。“作为流体被消耗,电解质平衡正在发生变化,这是被感觉到。”
朱克还指出“老鼠的行为是独立的学习,经验,或上下文中,“表明thirst-regulating电路硬编码到大脑。明宇你们,另一个博士后朱克的实验室也参与了这项研究。徐怀钰奥卡河最近acccepted地位加州理工学院的助理教授。
注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。
出版
徐怀钰奥卡河,你们明宇,查尔斯·s·朱克。渴望推动和抑制信号在大脑中由不同的神经编码种群。自然,2015年1月26日在线发表。doi: 10.1038 / nature14108
