大腦怎麼知道喝夠水了?原來是腸道在背後默默指揮

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我們都知道口渴了要喝水,但是,大腦到底是怎麼知道機體已經喝夠水了,並停止口渴呢?近日,美國加州大學舊金山分校發表在《Nature》期刊上的一項新研究或許能給出答案。

過去,科學家們相信當大腦中下視丘的區域檢測到血液中的含水量下降時,便會讓人體感到口渴。但研究負責人Zachary Knight博士意識到,這並不是全部的機制。

喉嚨的傳感器會估計飲水量

在2016年的一項研究中,Knight實驗室的研究生Christopher Zimmerman發現,當小鼠喝水時,來自口腔和喉嚨的感覺訊號,會立即關閉下視丘的口渴神經元。這些傳感器似乎可以根據動物吞嚥的液體量,來預測飲料的補水程度。而且它們對冷的液體特別敏感,這或許可以解釋為什麼冰飲料如此解渴。

Zimmerman表示:「這種來自口腔和喉嚨的快速訊號,似乎可以追蹤你的飲水量,並與你的身體需要的量相匹配。」但這種快速訊號不能解釋一切,研究人員想知道大腦是如何確切地知道一杯飲料的含水程度。畢竟,海水不能解渴,但它也能像冰水一樣活化口腔和喉嚨中的許多感受器。

大腸神經元判讀身體是否有效補水

在這項新研究中,Zimmerman的團隊使用植入下視丘附近的柔性光纖,來觀察小鼠喝鹽水時口渴神經元的活動。與研究小組之前的結果一致,當口渴的動物喝鹽水時,這些神經元確實會立刻停止活動,但隨後很快又恢復了活動,這代表肯定有個機制在警告大腦:「太鹹了—保持口渴!」

為了觀察這些訊號是否來自腸道,研究人員將液體直接注入口渴小鼠的胃中,同時觀察它們口渴神經元的活動。他們發現,注入淡水和喝水一樣會使這些細胞失去活性,但注入鹽水後,口渴神經元仍然活躍。

這些結果表明,Zimmerman在2016年發現的口腔和咽喉中的傳感器讓大腦暫時解渴,以獎勵動物喝水,但口渴神經元隨後會根據腸道中的第二級傳感器審查這一決定,預測飲料對動物的補水效果,並告訴身體是否需要繼續飲用。

Knight說:「這是我們第一次能夠實時觀察單個神經元整合來自身體不同部位的訊號,來控制飲水等行為,」研究人員還希望利用這些發現來了解神經元如何調節體內液體平衡的缺陷,是否能夠解釋高血壓等疾病的起源。

參考資料:Had Enough Water? Brain’s Thirst Centers Make a Gut Check

期刊小檔案:《Nature》是世界上最早的科學期刊之一,也是全世界最權威及最有名望的學術期刊之一,首版於1869年11月4日。雖然今天大多數科學期刊都專一於一個特殊的領域,《Nature》是少數依然發表來自很多科學領域的一手研究論文的期刊。

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文/林以璿 圖/許嘉真