Wie sagt uns unser Gehirn, dass wir durstig sind?
Eine neue Studie bildet die Gehirnschaltungen ab, die uns sagen, wann wir Wasser trinken müssen und wann wir genug haben. Die Forschung deckte eine neuronale Hierarchie auf, indem sie den Drang zum Trinken bei Mäusen stimulierte und unterdrückte.
Durst ist eine Sensation, mit der jeder und jedes Tier vertraut ist.
Es ist eine Erfahrung, die so häufig ist, dass nur wenige von uns darüber nachdenken. Aber Neurowissenschaftler sind davon fasziniert.
In Bezug auf das Überleben eines Organismus ist Durst unglaublich wichtig. Ein Tier, das keine Flüssigkeiten aufnimmt, wenn es diese benötigt, wird nicht lange am Leben sein.
Ohne Wasser werden die meisten Prozesse im Körper erfasst, und beim Menschen folgt der Tod in wenigen Tagen.
Obwohl die Idee, dass unser Gehirn den Wasserstand im Körper erkennen und unser Verlangen nach Trinken steigern kann, nicht neu ist, wird die genaue Neurowissenschaft dahinter nur langsam konkretisiert.
Die jüngste Studie zur Untersuchung des Durstmechanismus wurde von Yuki Oka durchgeführt, einem Assistenzprofessor für Biologie an der Caltech in Pasadena, CA. Die Ergebnisse wurden diese Woche in veröffentlicht Natur.
Das durstige Gehirn
In diesem Bereich wurden bereits einige Arbeiten durchgeführt. Studien haben gezeigt, dass eine blattartige Struktur im Vorderhirn, die Lamina terminalis (LT), für die Durstregulation wichtig ist. Der LT besteht aus drei Teilen: dem Organum vasculosum laminae terminalis (OVLT), dem subfornischen Organ (SFO) und dem medianen preoptischen Kern (MnPO).
Der Großteil des Gehirns ist durch die Blut-Hirn-Schranke vom Blutkreislauf getrennt. Neben anderen Funktionen schützt diese Membran das Gehirn vor Krankheitserregern wie Bakterien. Aber der OFS und der OVLT sind ungewöhnlich; Sie sind nicht durch die Blut-Hirn-Schranke geschützt und können direkt mit dem Blutkreislauf in Kontakt treten.
Diese direkte Kommunikation mit dem Blut ermöglicht es ihnen, die Natriumkonzentration zu bestimmen. Die „Salzigkeit“ des Blutes ist daher ein guter Hinweis darauf, wie hydratisiert ein Tier ist.
Frühere Arbeiten haben bereits gezeigt, dass der LT exzitatorische Neuronen enthält. Wenn sie in einer Maus stimuliert werden, löst dies ein Trinkverhalten aus.
In dieser neuen Studie stellten die Wissenschaftler fest, dass das MnPO besonders wichtig ist, da der Kern vom SFO anregenden Input erhält, aber nicht umgekehrt.
Sie zeigten, dass, wenn die „exzitatorischen Neuronen des MnPO genetisch zum Schweigen gebracht werden, die Stimulierung des SFO oder OVLT“ bei den Mäusen kein Trinkverhalten mehr hervorruft.
Die Dursthierarchie
Diese Studie ist die erste, die die hierarchische Organisation des LT beschreibt: Das MnPO sammelt Informationen vom SFO und OVLT und gibt sie an andere Gehirnzentren weiter, um die Trinkaktivität auszulösen.
Die Wissenschaftler beantworten auch eine andere Frage zum Trinkverhalten: Woher wissen wir, wann wir aufhören müssen? Prof. Oka erklärt das Rätsel mit den Worten: „Wenn Sie dehydriert sind, können Sie einige Sekunden lang Wasser schlucken und fühlen sich zufrieden.“
"Allerdings", fügt er hinzu, "ist Ihr Blut zu diesem Zeitpunkt noch nicht rehydriert: Es dauert normalerweise etwa 10 bis 15 Minuten. Daher könnten der OFS und der OVLT die Rehydration des Blutes nicht bald nach dem Trinken feststellen. Trotzdem weiß das Gehirn irgendwie, wann es mit dem Trinken aufhören muss, noch bevor der Körper vollständig rehydriert ist. “
Dies lässt darauf schließen, dass es ein weiteres, schnelleres Signal gibt, das das Gehirn auffordert, mit dem Trinken aufzuhören. Studien haben gezeigt, dass exzitatorische Neuronen im LT beruhigt werden, wenn eine Maus zu trinken beginnt, aber genau, wie dies geschieht, ist nicht bekannt.
Prof. Oka und sein Team zeigten, dass hemmende Neuronen im MnPO auf die physikalische Wirkung des Trinkens reagieren und die Aktivität in den SFO-Durstneuronen unterdrücken. Interessanterweise erledigen die hemmenden Neuronen ihre Arbeit nur als Reaktion auf die Aufnahme von Flüssigkeiten - und nicht als Nahrung.
Sie glauben, dass diese Unterscheidung zwischen Flüssigkeiten und Feststoffen möglich ist, indem die Bewegung des Oropharynx überwacht wird, der der Teil des Rachens ist, der am Schluckmechanismus beteiligt ist. Seine Aktivität beim Trinken unterscheidet sich vom Essen.
„Wenn Sie wirklich durstig sind und schnell Flüssigkeit schlucken, bewegt sich der Hals auf eine bestimmte Art und Weise, die sich vom Essen unterscheidet. Wir glauben, dass die hemmende Bevölkerung auf diese Bewegung der schnellen Wasseraufnahme reagiert. “
Leitender Studienautor Vineet Augustine, ein Doktorand
Mehr zu lernen
Die Ergebnisse tragen zu unserem Verständnis des komplexen Netzwerks von Interaktionen bei, die uns sagen, wann wir trinken müssen. Laut den Autoren der Studie gibt es jedoch noch viel zu lernen.
Prof. Oka erklärt: „Die von uns entdeckten Hemmsignale sind nur während des Trinkens aktiv. Das Sättigungsgefühl hält jedoch viel länger an. Dies weist darauf hin, dass die MnPO-inhibitorischen Neuronen nicht die einzige Quelle für Durstsättigung sein können. “
"Dies wird das Thema für zukünftige Studien sein."
Natürlich wurde die Studie an Mäusen durchgeführt, aber ähnliche Regionen können im menschlichen Gehirn gefunden werden. Die Forscher glauben daher, dass die Ergebnisse auch auf uns anwendbar sind.
