Nature：鑒定出大腦中調節口渴的神經回路

　　小鼠大腦中有三個處理口渴的區域：穹窿下器官（subfornical organ, SFO）、下丘腦終板血管區（organum vasculosum laminae terminalis, OVLT）和正中視前核（median preoptic nucleus, MnPO）。這些區域一起在前腦（靠近大腦的前部）中形成一種被稱作終板（lamina terminalis, LT）的片狀結構。大腦的大部分區域都受到幾乎不可滲透的血腦屏障的保護，其中血腦屏障是一層緊密堆積的細胞，將血液與大腦分隔開。但是在大腦的SFO和OVLT中，情況并非如此---它們直接與小鼠的血液交界，從而允許這兩個區域測量血液中的鈉離子含量或者說鹽度，其中鹽度表征水化狀態。因此，LT是參與口渴調節的主要結構。

圖片來自Caltech。

　　美國加州理工學院（Caltech）生物學助理教授Yuki Oka和其他人在之前的研究中已證實SFO、OVLT和MnPO各自含有所謂的興奮性神經元，當受到刺激時，它們會促發飲水行為。

　　在一項新的研究中，Oka及其團隊發現MnPO是口渴調節中心。它接收來自SFO的興奮性輸入信號，但是反之則不會。該團隊還發現當通過遺傳手段讓MnPO中的興奮性神經元遭受沉默時，刺激SFO或OVLT并不會誘導飲水行為。這項研究揭示出LT中的一種分層組裝的口渴通路：MnPO將來自SFO和OVLT的口渴信號整合在一起，并將它們傳遞到下游的大腦區域，從而誘導飲水行為。相關研究結果于2018年2月28日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Hierarchical neural architecture underlying thirst regulation”。

　　在血液補充水分前，抑制性神經元阻止飲水

　　該團隊還發現另一種參與口渴的急性飽足感（acute satiety）的神經回路。

　　Oka說，“當你缺水時，你可能會在幾秒鐘內吞下水，你會產生飽足感。但是，你的血液在那時還沒有補充水分：它通常需要10～15分鐘的時間。因此， SFO和OVLT不能夠在飲水后馬上就檢測到血液獲得水分補充。然而，即使在身體獲得充足的水分補充之前，大腦在某種程度上知道何時停止飲水。”

　　鑒于身體補充水分和大腦中的飽足信號之間存在著時間差異，這些研究人員推斷定存在某種抑制飲水行為的快速信號。其他的研究團隊近期已證實LT中的興奮性神經元在開始飲水后快速地受到抑制。然而，導致這種快速的口渴飽足感的神經回路仍然是未知的。

　　Oka團隊發現MnPO中的某些所謂的抑制性神經元立即對飲水行為作出反應并對SFO中的口渴神經元提供直接的抑制。這些抑制性神經元特異性地被攝入的液體而不是被攝入的固體激活。這些研究人員推測，這種抑制性神經回路監控通過口咽部的運動攝入的液體，這進而精確地抑制口渴神經元。

　　論文第一作者Vineet Augustine 說，“當你真正口渴并快速地吞下液體時，喉嚨的移動方式與攝入食物時的不同。我們認為這種抑制性神經元群體對這種快速攝入水時的運動作出反應。”

　　更多的飽足信號有待發現

　　盡管MnPO中的抑制性神經元編碼飲水誘導的口渴神經元抑制，但Oka團隊預測大腦會使用額外的飽足信號。

　　Oka說，“我們發現的抑制性信號僅在飲水期間才會出現。但是，飽足感的確會持續更長的時間。這表明MnPO中的抑制性神經元不會成為口渴飽足感的唯一來源。這將成為未來研究的主題。” 盡管這些研究結果是在小鼠大腦中開展的，但是人類大腦存在著類似的區域。這些研究人員說，人類大腦中也可能存在著一種類似的口渴神經回路來控制飲水行為的激活和抑制。