Люди в большей степени состоят из воды. И каждая капля, выпитая после долгой пробежки, выглядит очень привлекательной. Однако почему после второго стакана пить уже не хочется?
Эти различные реакции происходят благодаря мозгу, который гарантирует, что мы не пьем слишком много или слишком мало воды - два сценария, которые бы подвергли человеческое тело опасности.
Но как мозг узнает, когда побудить вас бросить или начать пить?
Новое исследование, проведенное на мышах, предполагает, что таинственный элемент в кишечнике может сыграть свою контролирующую роль, предсказав, сколько вам нужно выпить, чтобы удовлетворить организм. Затем он незамедлительно уведомляет мозг, который, в свою очередь, решает, как вами командовать, сообщила группа исследователей сегодня в журнале «Nature».
В 2016 году группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) обнаружила, что когда мыши пьют жидкость, это заставляет рот и горло посылать сигналы в мозг, что отключает клетки мозга, которые диктуют жажду. Эти «клетки жажды» находятся в области, называемой гипоталамус, которая регулирует жажду, кровяное давление и другие процессы в организме, а также в небольшом соседнем месте, называемом суб-техническим органом.
Рот и горло начинают подавать эти сигналы в течение нескольких секунд после того, как что-то выпили, хотя для того, чтобы эта вода действительно попала в кровоток и циркулировала в жаждущих клетках по всему телу, обычно требуется от 10 минут до часа. Таким образом, мозг должен найти баланс - если он слишком быстро отключает сигналы, вы не получите достаточно для питья.
«Каким-то образом у мозга есть способ соответствовать этим двум различным временным шкалам, так что вы можете очень быстро выпить нужное количество воды для удовлетворения потребностей вашего тела», - сказали авторы исследования Захари Найт, доцент кафедры физиологии в UCSF и Говард Хагс, ученый из медицинского института Хьюза.
Как мозг поступил так - вопрос, на который пытались ответить исследователи.
В новом исследовании Найт и его команда имплантировали оптические волокна и линзы около гипоталамуса мозга мыши, что позволяет им наблюдать и измерять, когда нейроны жажды включаются и выключаются.
Когда они дали мышам соленую воду, ученые обнаружили, что первые нейроны прекратили работать почти сразу, как и ожидалось. Но через минуту или около того эти нейроны снова включились.
Сигналы горла и рта о том, что мозг начинает хотеть пить, являются наиболее важным типом сигналов. Но поскольку соленые жидкости могут обезвоживать организм, «вероятный» сигнал пришел откуда-то еще, после того как горло и рот отключили нейроны жажды.
Следуя догадке, что эти нейроны могут получать другие сигналы из кишечника, исследователи непосредственно вводили воду - как соленую, так и пресную - в желудки мышей, избегая сигналов рта и горла все вместе.
Они обнаружили, что пресная вода также заставляла нейроны прекращать работу, а соленая вода - нет. Более того, когда мышам, насыщенным соленой водой, давали пить свежую воду, эти первые нейроны сначала, как и ожидалось, выключались, а затем быстро включались.
Результаты предполагают, что в кишечнике есть молекулы, которые чувствуют содержание соли в жидкости и используют ее, чтобы предсказать, сколько напитка увлажнит организм. Эта система, которая, казалось, работала, только когда мыши были действительно обезвожены, в течение одной минуты посылала эту информацию в мозг, и нейроны жажды мерцали и выключались.
Результаты, если они будут подтверждены на людях, могут принести пользу многим людям.
Например, Найт отметил, что наша способность регулировать уровень нужной воды, скорее всего, уменьшается с возрастом. «Поэтому пожилые люди не могут должным образом увлажнять свой организм, и это может вызвать проблемы со здоровьем, особенно, например, во время сильной жары», - сказал он.
Противоположность может также иметь место: «Большая часть марафонцев имеет тенденцию чрезмерно пить во время гонки», - сказал Чарльз Бурк, нейробиолог из Университета Макгилла в Канаде, который не участвовал в исследовании. «Причины этого не ясны, но сигнал от кишечника к мозгу может сыграть свою роль».
В любом случае, исследования «о контроле жидкости в организме человека», доктором Бурке проводятся. И поскольку результаты согласуются с данными, полученными при сканировании человека, по крайней мере, некоторые из результатов, вероятно, применимы к людям, добавил он.
По словам Найт, хотя мыши и не являются людьми, их гипоталамусы очень похожи.
Команда также обнаружила, что первые сигналы проходили вдоль главного сигнального магистрального канала между мозгом и кишкой: блуждающем нервом. Когда исследователи отключили этот нерв в более позднем эксперименте, первые нейроны не вернулись, когда мыши начали пить.
Хотя они не знают наверняка, команда думает, что сигналы поступают из тонкой кишки, которая является точкой, которая больше всего связана с блуждающим нервом, а также находится в «правильном» временном интервале в пищеварительном процессе, чтобы активировать эти нервы жажды в течении нескольких минут, или около того, после питьевой воды.
В их следующем проекте команда надеется выяснить происхождение сигнала.
