揭秘:人类为啥嗜好“咸味”的食物,“口渴”的神经学机理

2019-03-29 09:33:10来源:学术经纬  

近期,顶尖学术期刊《自然》最新的一批文章如约上线。其中,有两项研究相映成趣:一篇文章揭示了人类为啥嗜好咸味的食物,另一篇论文则探索

近期,顶尖学术期刊《自然》最新的一批文章如约上线。其中,有两项研究相映成趣:一篇文章揭示了人类为啥嗜好“咸味”的食物,另一篇论文则探索了“口渴”的神经学机理。这两项研究的出炉,也昭示了科学家对于大脑的认识又进了一步。

你的口味咋那么重?

许多人对咸味的食物有所偏好:薯片、薯条、爆米花……这些制作简单的零食,只是添加了一点盐,就让人爱不释手。

从演化的角度讲,“重口味”对身体有着重要的意义——毕竟我们的身体需要摄入这些钠离子,才能控制体液平衡,并让神经信号的传导成为可能。由于动物自身不能合成钠离子,食物也成了获取它的重要渠道。但在另一方面,摄入太多的钠离子又有可能带来心血管疾病的风险。那么问题来了。我们的大脑是如何控制对于钠离子的食欲,达到微妙的平衡呢?

来自加州理工学院陈天桥雒芊芊脑科学研究学院的Yuki Oka教授团队在这篇论文中找到了答案。使用光遗传学的方法,他们用光来激活不同的小鼠神经元,并观察小鼠行为上的变化。他们发现,在对小鼠后脑的一些神经元进行刺激后,这些小鼠的口味突然变重,开始重复舔舐岩盐。这表明这些神经元能促进动物摄取盐分的欲望。

随后,研究人员们又开始探索,什么样的行为会激活或者抑制这些神经元。他们发现,一旦小鼠的舌头接触到钠离子,短短几秒钟内,这些神经元的活性就得到了抑制。而如果抑制舌头表面的钠离子受体,则不会出现神经抑制现象。此外,如果直接将含有钠离子的溶液注射到胃部,也同样不会引起神经抑制。这些结果表明,存在一条从舌头到脑部的神经环路,调控动物对盐分的摄取。

▲本研究的负责人Yuki Oka教授(图片来源:加州理工学院)

▲本研究的负责人Yuki Oka教授(图片来源:加州理工学院)

“想要摄入盐分,是身体在缺乏钠离子时发出的信号,” Oka教授说道:“当摄入钠离子后,身体需要花上一段时间才会吸收。所以仅仅尝到钠离子就能平息神经元的活跃,是一件很有意思的事。这意味着味觉等感受系统并不只是简单地把外部信息传递给大脑,而是在调控身体的功能上扮演了更为重要的作用。”

破解“口渴”背后的百年谜题

一个多世纪前,科学家们就想搞明白,身体究竟如何调控“口渴”的信号。早期的动物研究表明,口干舌燥,或是血液中盐分水平过高,都可能刺激大脑做出喝水的决定。但在最近,一些研究人员却又发现,胃肠道可能参与了“渴感”的调控。然而,肠道是不是在其中扮演了某种角色,却依旧是一个未解之谜。

在这项研究中,加州大学旧金山分校的Zachary Knight教授团队终于给这个谜题划上句号——肠道不仅参与了“渴感”的调控,其中的作用还不小。

先把时钟拨回到2016年。那一年,Knight教授团队发现,当小鼠喝水时,只要当水接触到嘴部和喉咙,大脑中的一些神经元就会被关闭。这暗示这些神经元可能起到了促进喝水的作用,而信号则是来自口腔和喉咙等部位。

▲当肠道感受到盐水后,大脑中控制“渴感”的神经元会被激活(图片来源:Knight Lab/UCSF/HHMI)

▲当肠道感受到盐水后,大脑中控制“渴感”的神经元会被激活(图片来源:Knight Lab/UCSF/HHMI)

但这不是故事的全部。研究人员们发现,当喂食盐水后,这些神经元最初也同样会得到抑制。然而不久后,它们就会恢复活性,促使动物继续饮水,仿佛身体在告诉这些神经元,盐水并不能真正补充水分!

那么,这些新的信号来自哪里呢?答案就是肠道。研究人员们在今日在线发表的论文中发现,肠道内有盐分感受器,它能直接和大脑“对话”。如果是普通的水输入到肠道内后,控制“渴感”的神经元会保持关闭。而一旦进入肠道的是盐水,就会激活“渴感”神经元,让动物继续饮水。“肠道竟能如此精准地测量盐的浓度,这令人惊讶!” Knight教授评论道。

进一步的研究表明,坐落于下丘脑内的神经元能够从肠道、喉咙、血液中获得大量信号,然后进行综合评估,决定动物是否处于口渴的状态。Knight教授指出,在这一系统上的研究经验,有望协助其他科学家们研究更为复杂的系统。

推荐阅读