Эта первая капля ледяной воды после пробега под палящим солнцем может быть очень привлекательной. Стакан воды после падения четырех других, однако, вероятно, нет.
Эти различные реакции происходят благодаря мозгу, который гарантирует, что мы не пьем слишком много или слишком мало воды - два сценария, которые бросили бы тело в опасную территорию.
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 роль, предсказав, сколько вам нужно выпить, чтобы удовлетворить организм. Затем он незамедлительно уведомляет мозг, который, в свою очередь, решает, как жаждать вас, сообщила группа исследователей сегодня (26 марта) в журнале Nature.
Жажда клеток
В 2016 году группа исследователей из Университета Калифорнии 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 гипоталамусом, которая регулирует жажду, кровяное давление и другие процессы в организме, а также в небольшом соседнем месте, называемом субфокальным 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 организму, 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 пить только необходимое количество воды, чтобы удовлетворить потребности вашего тела», - сказал автор исследования Захари Найт, доцент кафедры физиологии в UCSF и Говард. Исследователь медицинского института Хьюза.
Как мозг поступил так - вопрос, на который пытались ответить исследователи.
Неуловимый болтун
В новом исследовании Найт и его команда имплантировали оптические волокна и линзы около гипоталамуса мозга мыши, что позволяло им наблюдать и измерять, когда эти нейроны жажды включаются и выключаются.
Когда они дали мышам соленую воду, ученые обнаружили, что жажда нейронов прекратила работать почти сразу, как и ожидалось. Но через минуту или около того эти нейроны снова включились.
Огонь горла и рта сигнализирует мозгу о начале утоления жажды независимо от типа жидкости. Но поскольку соленые жидкости могут обезвоживать организм, сигнал «вкл», вероятно, поступил откуда-то еще, после того как горло и рот отключили нейроны жажды.
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 жаждущие нейроны сначала, как и ожидалось, выключались, а затем быстро включались.
Результаты показывают, 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, посылает эту информацию в мозг в течение одной минуты, и нейроны жажды мерцают и выключаются.
И натрий - не единственное соединение, которое может вызвать выбросы из кишечника, сказал Найт в интервью журналу Live Science. «Все, что изменило бы осмолярность крови, обнаруживается этой системой». (Осмолярность относится к концентрации концентрированной жидкости.)
Контроль жажды
Результаты, если они подтверждены на людях, могут принести пользу многим людям.
Например, Найт отметил, что наша способность регулировать жажду уменьшается с возрастом. «Таким образом, не удается правильно питаться, 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 увлажнять во время гонки», - сказал Чарльз Бурк, нейробиолог из Университета Макгилла в Канаде, который не участвовал в исследовании. «Причины этого неясны, но ослабление этого сигнала кишечника может сыграть свою роль».
В любом случае, исследование «значительно улучшает то, что мы знаем о контроле над жаждой», - сказал доктор Бурк в интервью Live Science. И поскольку результаты согласуются с данными, полученными при сканировании мозга у людей, по крайней мере, некоторые из результатов, вероятно, применимы к людям, добавил он.
Хотя мыши и люди, очевидно, различаются по некоторым структурам мозга, их гипоталам очень похожи, сказал Найт.
Команда также обнаружила, что сигналы жажды распространяются по главной магистрали сигналов между мозгом и кишкой: блуждающего нерва. Когда исследователи отключили этот нерв в более позднем эксперименте, нейроны жажды не включались, когда мыши начали пить.
Хотя они не знают наверняка, команда считает, что сигналы поступают именно из тонкой кишки, которая является той точкой, которая наиболее сильно соединяется с блуждающим нервом, а также находится в «правильном» временном интервале в пищеварительном процессе, чтобы активировать эти нервы жажды через минуту или около того после питьевой воды.
Для их следующего проекта команда надеется выяснить происхождение сигнала.
