Hoe vertellen onze hersenen ons dat we dorst hebben?
Een nieuwe studie brengt de hersencircuits in kaart die ons vertellen wanneer we water moeten drinken, en ook wanneer we er genoeg van hebben. Het onderzoek bracht een neurale hiërarchie aan het licht door de drang om te drinken bij muizen te stimuleren en te onderdrukken.
Dorst hebben is een gevoel dat iedereen en elk dier kent.
Het is een ervaring die zo gewoon is dat weinigen van ons erover nadenken. Maar neurowetenschappers zijn erdoor gefascineerd.
Met betrekking tot het voortbestaan van een organisme is dorst ongelooflijk belangrijk. Een dier dat geen vocht opneemt wanneer het ze nodig heeft, zal niet lang in leven zijn.
Zonder water zullen de meeste processen in het lichaam vastlopen en bij mensen volgt de dood binnen een kort aantal dagen.
Hoewel het idee dat onze hersenen het waterpeil in het lichaam kunnen detecteren en ons verlangen om te drinken kunnen stimuleren, niet nieuw is, wordt de exacte neurowetenschap erachter maar langzaam uitgewerkt.
De meest recente studie om het dorstmechanisme te onderzoeken, werd uitgevoerd door Yuki Oka, een assistent-professor biologie aan Caltech in Pasadena, CA. De bevindingen werden deze week gepubliceerd in Natuur.
De dorstige hersenen
Op dit gebied is al wat werk verricht. Studies hebben aangetoond dat een bladachtige structuur in de voorhersenen, de lamina terminalis (LT), belangrijk is bij de dorstregulatie. De LT bestaat uit drie delen: de organum vasculosum laminae terminalis (OVLT), het subfornicale orgaan (SFO) en de mediane preoptische kern (MnPO).
Het grootste deel van de hersenen is gescheiden van de bloedbaan door de bloed-hersenbarrière. Naast andere functies beschermt dit membraan de hersenen tegen ziekteverwekkers, zoals bacteriën. Maar de SFO en OVLT zijn ongebruikelijk; ze worden niet beschermd door de bloed-hersenbarrière en kunnen direct in contact komen met de bloedbaan.
Door deze directe communicatie met het bloed kunnen ze de natriumconcentratie beoordelen, dus de "zoute" van het bloed is een goede indicatie van hoe gehydrateerd een dier is.
Eerder werk heeft al aangetoond dat de LT prikkelende neuronen bevat. Wanneer ze bij een muis worden gestimuleerd, roept dat drinkgedrag op.
In deze nieuwe studie ontdekten de wetenschappers dat de MnPO bijzonder belangrijk is, omdat de kern prikkelende input ontvangt van de SFO, maar niet omgekeerd.
Ze toonden aan dat wanneer de 'prikkelende neuronen van de MnPO genetisch tot zwijgen worden gebracht, het stimuleren van de SFO of OVLT' niet langer drinkgedrag bij de muizen veroorzaakt.
De dorsthiërarchie
Deze studie is de eerste die de hiërarchische organisatie van de LT beschrijft: de MnPO verzamelt informatie van de SFO en OVLT en geeft deze door aan andere hersencentra om drankactiviteit op gang te brengen.
De wetenschappers gaan ook een beetje in de richting van het beantwoorden van een andere vraag over drinkgedrag: hoe weten we wanneer we moeten stoppen? Prof. Oka legt het raadsel uit door te zeggen: "Als je uitgedroogd bent, drink je misschien een paar seconden water naar binnen en voel je je tevreden."
“Maar”, voegt hij eraan toe, “op dat moment is je bloed nog niet gerehydrateerd: het duurt meestal ongeveer 10 tot 15 minuten. Daarom zouden de SFO en de OVLT niet snel na het drinken bloedrehydratatie kunnen detecteren. Desalniettemin weten de hersenen op de een of andere manier wanneer ze moeten stoppen met drinken, zelfs voordat het lichaam volledig is gerehydrateerd. "
Dit betekent dat er een ander, sneller signaal is dat de hersenen informeert om te stoppen met drinken. Studies hebben aangetoond dat prikkelende neuronen in de LT worden verzacht wanneer een muis begint te drinken, maar hoe dit precies gebeurt, is niet bekend.
Prof. Oka en team toonden aan dat remmende neuronen in de MnPO reageren op de fysieke actie van drinken en de activiteit in de SFO-dorstneuronen onderdrukken. Interessant is dat de remmende neuronen alleen hun werk doen als reactie op de inname van vloeistoffen - en niet door voedsel.
Ze geloven dat dit onderscheid tussen vloeistoffen en vaste stoffen mogelijk is door de beweging van de orofarynx te volgen, het deel van de keel dat betrokken is bij het slikmechanisme. Zijn activiteit bij het drinken is anders dan bij eten.
“Als je echt dorst hebt en snel vocht naar binnen slikt, beweegt de keel op een bepaalde manier die verschilt van het eten van voedsel. We denken dat de remmende bevolking reageert op deze beweging van snel water opnemen. "
Hoofdonderzoeksauteur Vineet Augustine, een afgestudeerde student
Meer om te leren
De bevindingen dragen bij aan ons begrip van het complexe netwerk van interacties die ons vertellen wanneer we moeten drinken. Maar volgens de auteurs van het onderzoek valt er nog veel te leren.
Zoals prof. Oka uitlegt: “De remmende signalen die we ontdekten, zijn alleen actief tijdens het drinken. Het verzadigingsgevoel duurt echter veel langer. Dit geeft aan dat de MnPO-remmende neuronen niet de enige bron van dorstverzadiging kunnen zijn. "
"Dit zal het onderwerp zijn voor toekomstige studie."
Natuurlijk is de studie uitgevoerd bij muizen, maar vergelijkbare regio's zijn te vinden in het menselijk brein. De onderzoekers zijn daarom van mening dat de bevindingen ook op ons van toepassing zijn.
