今天，頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》最新的一批文章如約上線(xiàn)。其中，有兩項研究相映成趣：一篇文章揭示了人類(lèi)為啥嗜好“咸味”的食物，另一篇論文則探索了“口渴”的神經(jīng)學(xué)機理。這兩項研究的出爐，也昭示了科學(xué)家對于大腦的認識又進(jìn)了一步。
你的口味咋那么重？
許多人對咸味的食物有所偏好：薯片、薯條、爆米花……這些制作簡(jiǎn)單的零食，只是添加了一點(diǎn)鹽，就讓人愛(ài)不釋手。
從演化的角度講，“重口味”對身體有著(zhù)重要的意義——畢竟我們的身體需要攝入這些鈉離子，才能控制體液平衡，并讓神經(jīng)信號的傳導成為可能。由于動(dòng)物自身不能合成鈉離子，食物也成了獲取它的重要渠道。但在另一方面，攝入太多的鈉離子又有可能帶來(lái)心血管疾病的風(fēng)險。那么問(wèn)題來(lái)了。我們的大腦是如何控制對于鈉離子的食欲，達到微妙的平衡呢？
來(lái)自加州理工學(xué)院陳天橋雒芊芊腦科學(xué)研究學(xué)院的Yuki Oka教授團隊在這篇論文中找到了答案。使用光遺傳學(xué)的方法，他們用光來(lái)激活不同的小鼠神經(jīng)元，并觀(guān)察小鼠行為上的變化。他們發(fā)現，在對小鼠后腦的一些神經(jīng)元進(jìn)行刺激后，這些小鼠的口味突然變重，開(kāi)始重復舔舐巖鹽。這表明這些神經(jīng)元能促進(jìn)動(dòng)物攝取鹽分的欲望。
隨后，研究人員們又開(kāi)始探索，什么樣的行為會(huì )激活或者抑制這些神經(jīng)元。他們發(fā)現，一旦小鼠的舌頭接觸到鈉離子，短短幾秒鐘內，這些神經(jīng)元的活性就得到了抑制。而如果抑制舌頭表面的鈉離子受體，則不會(huì )出現神經(jīng)抑制現象。此外，如果直接將含有鈉離子的溶液注射到胃部，也同樣不會(huì )引起神經(jīng)抑制。這些結果表明，存在一條從舌頭到腦部的神經(jīng)環(huán)路，調控動(dòng)物對鹽分的攝取。
“想要攝入鹽分，是身體在缺乏鈉離子時(shí)發(fā)出的信號，” Oka教授說(shuō)道：“當攝入鈉離子后，身體需要花上一段時(shí)間才會(huì )吸收。所以?xún)H僅嘗到鈉離子就能平息神經(jīng)元的活躍，是一件很有意思的事。這意味著(zhù)味覺(jué)等感受系統并不只是簡(jiǎn)單地把外部信息傳遞給大腦，而是在調控身體的功能上扮演了更為重要的作用。”
破解“口渴”背后的百年謎題
一個(gè)多世紀前，科學(xué)家們就想搞明白，身體究竟如何調控“口渴”的信號。早期的動(dòng)物研究表明，口干舌燥，或是血液中鹽分水平過(guò)高，都可能刺激大腦做出喝水的決定。但在最近，一些研究人員卻又發(fā)現，胃腸道可能參與了“渴感”的調控。然而，腸道是不是在其中扮演了某種角色，卻依舊是一個(gè)未解之謎。
在這項研究中，加州大學(xué)舊金山分校的Zachary Knight教授團隊終于給這個(gè)謎題劃上句號——腸道不僅參與了“渴感”的調控，其中的作用還不小。
先把時(shí)鐘撥回到2016年。那一年，Knight教授團隊發(fā)現，當小鼠喝水時(shí)，只要當水接觸到嘴部和喉嚨，大腦中的一些神經(jīng)元就會(huì )被關(guān)閉。這暗示這些神經(jīng)元可能起到了促進(jìn)喝水的作用，而信號則是來(lái)自口腔和喉嚨等部位。
但這不是故事的全部。研究人員們發(fā)現，當喂食鹽水后，這些神經(jīng)元最初也同樣會(huì )得到抑制。然而不久后，它們就會(huì )恢復活性，促使動(dòng)物繼續飲水，仿佛身體在告訴這些神經(jīng)元，鹽水并不能真正補充水分！
那么，這些新的信號來(lái)自哪里呢？答案就是腸道。研究人員們在今日在線(xiàn)發(fā)表的論文中發(fā)現，腸道內有鹽分感受器，它能直接和大腦“對話(huà)”。如果是普通的水輸入到腸道內后，控制“渴感”的神經(jīng)元會(huì )保持關(guān)閉。而一旦進(jìn)入腸道的是鹽水，就會(huì )激活“渴感”神經(jīng)元，讓動(dòng)物繼續飲水。“腸道竟能如此精準地測量鹽的濃度，這令人驚訝！” Knight教授評論道。
進(jìn)一步的研究表明，坐落于下丘腦內的神經(jīng)元能夠從腸道、喉嚨、血液中獲得大量信號，然后進(jìn)行綜合評估，決定動(dòng)物是否處于口渴的狀態(tài)。Knight教授指出，在這一系統上的研究經(jīng)驗，有望協(xié)助其他科學(xué)家們研究更為復雜的系統。
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