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Science:重大突破!发现调节口渴的神经元

来源:本站原创 2017-09-16 21:30


图片来自William E. Allen, Liqun Luo。

2017年9月16日/生物谷BIOON/---是什么让我们感到口渴?在某种程度上,答案是显而易见的:如果我们不喝足够的水,那么我们的身体给我们发送不愉快的提醒信号:口干舌燥和强烈的喝水欲望。如今,在一项新的研究中,来自美国斯坦福大学的研究人员指出一种更加深刻的答案在于一组位于大脑深处的视叶前神经元(preoptic neuron),它们的功能是让那些没有喝足够水的人感到不愉快。相关研究结果发表在2017年9月15日的Science期刊上,论文标题为“Thirst-associated preoptic neurons encode an aversive motivational drive”。

这种答案从神经生物学方面支持了一种存在了70年的被称作驱动力减低(drive reduction)的生理学理论,至少这适用于口渴,但是这并不完全是研究生William Allen、他的导师Liqun Luo博士(霍华德-休斯医学研究所研究员、生物学教授)和同事们着手研究的东西。相反,他们想要更好地理解激励的性质,而且研究小鼠和大鼠的神经科学家们几乎总是利用水操纵这一点。

Luo说,“在培训动物开展研究的绝大多数实验中,限制这些动物摄入的水分,随后给它们提供水分作为奖励。”换言之,如果让一只小鼠真地口渴,那么你能够通过许诺给它提供一点水作为交换,让它做你想要它做的事情。问题是这并不总是有效。如果一只小鼠喝了足够的水,那么它不再那么口渴,因此一滴水开始变得不那么有激励了。

这些研究人员想要发现这是如何发生的。他们首先利用他们称之为TRAP2的技术对小鼠进行基因修饰,这允许他们对特定的刺激作出反应而积极放电的神经元进行标记,随后对标记的神经元开展进一步的基因修饰。

在这项新的研究中,这些研究人员首先利用TRAP2技术对已断水的小鼠中的有活性的神经元进行标记,随后利用光遗传学技术或者加入光敏感性基因,这样就可通过使用光纤光线开启和关闭标记的神经元。如果他们鉴定出和标记调节口渴的神经元是对的,那么他们随后就应当能够控制他们的小鼠如何感到口渴。

随后的实验确实证实了这一点。这些研究人员不仅能够让吃饱喝足的小鼠喝水,他们也能够仅通过多久刺激口渴神经元,精细地控制这些小鼠多久去喝水,这就是它们多久去按控制杆以便获得水分。事实上,他们进一步证实他们能够培训小鼠去按控制杆,不是为了获得水分,而仅是为了关闭对调节口渴的神经元的光遗传学激活。

Allen说,通过与几项其他的实验相结合,这提示着动物喝水是为了“感觉并不那么坏”,这就是说,它们并不没有那么多地追求一些激励,而是试图缓解一种不舒服的感觉或者降低厌恶感。Allen说,“类似的机制可能也适用于天然的或病理的驱动力”,如交配冲动或药物成瘾。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

William E. Allen, Laura A. DeNardo, Michael Z. Chen et al. Thirst-associated preoptic neurons encode an aversive motivational drive. Science, 15 Sep 2017, 357(6356):1149-1155, doi:10.1126/science.aan6747

Claire Gizowski, Charles W. Bourque. Neurons that drive and quench thirst. Science, 15 Sep 2017, 357(6356):1092-1093, doi:10.1126/science.aao5574

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