科学家找到了控制吃盐和喝水的神经机理

妙娴 · 发表于: 2019-3-28 09:23:07

源自：新浪科技-自媒体综合

源自：学术经纬

　　近期，顶尖学术期刊《自然》最新的一批文章如约上线。其中，有两项研究相映成趣：一篇文章揭示了人类为啥嗜好“咸味”的食物，另一篇论文则探索了“口渴”的神经学机理。这两项研究的出炉，也昭示了科学家对于大脑的认识又进了一步。

你的口味咋那么重？
　　许多人对咸味的食物有所偏好：薯片、薯条、爆米花……这些制作简单的零食，只是添加了一点盐，就让人爱不释手。
　　从演化的角度讲，“重口味”对身体有着重要的意义──毕竟我们的身体需要摄入这些钠离子，才能控制体液平衡，并让神经信号的传导成为可能。由于动物自身不能合成钠离子，食物也成了获取它的重要渠道。但在另一方面，摄入太多的钠离子又有可能带来心血管疾病的风险。那么问题来了。我们的大脑是如何控制对于钠离子的食欲，达到微妙的平衡呢？

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　　来自加州理工学院陈天桥雒芊芊脑科学研究学院的Yuki Oka教授团队在这篇论文中找到了答案。使用光遗传学的方法，他们用光来激活不同的小鼠神经元，并观察小鼠行为上的变化。他们发现，在对小鼠后脑的一些神经元进行刺激后，这些小鼠的口味突然变重，开始重复舔舐岩盐。这表明这些神经元能促进动物摄取盐分的欲望。
　　随后，研究人员们又开始探索，什么样的行为会激活或者抑制这些神经元。他们发现，一旦小鼠的舌头接触到钠离子，短短几秒钟内，这些神经元的活性就得到了抑制。而如果抑制舌头表面的钠离子受体，则不会出现神经抑制现象。此外，如果直接将含有钠离子的溶液注射到胃部，也同样不会引起神经抑制。这些结果表明，存在一条从舌头到脑部的神经环路，调控动物对盐分的摄取。

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本研究的负责人Yuki Oka教授（图片来源：加州理工学院）
　　“想要摄入盐分，是身体在缺乏钠离子时发出的信号，”Oka教授说道：“当摄入钠离子后，身体需要花上一段时间才会吸收。所以仅仅尝到钠离子就能平息神经元的活跃，是一件很有意思的事。这意味着味觉等感受系统并不只是简单地把外部信息传递给大脑，而是在调控身体的功能上扮演了更为重要的作用。”

破解“口渴”背后的百年谜题
　　一个多世纪前，科学家们就想搞明白，身体究竟如何调控“口渴”的信号。早期的动物研究表明，口干舌燥，或是血液中盐分水平过高，都可能刺激大脑做出喝水的决定。但在最近，一些研究人员却又发现，胃肠道可能参与了“渴感”的调控。然而，肠道是不是在其中扮演了某种角色，却依旧是一个未解之谜。

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　　在这项研究中，加州大学旧金山分校的Zachary Knight教授团队终于给这个谜题划上句号──肠道不仅参与了“渴感”的调控，其中的作用还不小。
　　先把时钟拨回到2016年。那一年，Knight教授团队发现，当小鼠喝水时，只要当水接触到嘴部和喉咙，大脑中的一些神经元就会被关闭。这暗示这些神经元可能起到了促进喝水的作用，而信号则是来自口腔和喉咙等部位。

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当肠道感受到盐水后，大脑中控制“渴感”的神经元会被激活（图片来源：Knight Lab/UCSF/HHMI）
　　但这不是故事的全部。研究人员们发现，当喂食盐水后，这些神经元最初也同样会得到抑制。然而不久后，它们就会恢复活性，促使动物继续饮水，仿佛身体在告诉这些神经元，盐水并不能真正补充水分！
　　那么，这些新的信号来自哪里呢？答案就是肠道。研究人员们在今日在线发表的论文中发现，肠道内有盐分感受器，它能直接和大脑“对话”。如果是普通的水输入到肠道内后，控制“渴感”的神经元会保持关闭。而一旦进入肠道的是盐水，就会激活“渴感”神经元，让动物继续饮水。“肠道竟能如此精准地测量盐的浓度，这令人惊讶！”Knight教授评论道。
　　进一步的研究表明，坐落于下丘脑内的神经元能够从肠道、喉咙、血液中获得大量信号，然后进行综合评估，决定动物是否处于口渴的状态。Knight教授指出，在这一系统上的研究经验，有望协助其他科学家们研究更为复杂的系统。

§　参考文献
　　[1] Sangjun Lee et al.，（2019），Chemosensory modulation of neural circuits for sodium appetite，Nature，DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-019-1053-2
　　[2] Christopher A.Zimmerman et al.，（2019），A gut-to-brain signal of fluid osmolarity controls thirst satiation，Nature，https://doi.org/10.1038/s41586-019-1066-x
　　[3] The salt-craving neurons，Retrieved March 27，2019，from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-03/ciot-tsn032519.php
　　[4] Thirst controlled by signal from the gut，Retrieved March 27，2019，from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-03/hhmi-tcb032619.php

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