In che modo il nostro cervello ci dice che abbiamo sete?
Un nuovo studio mappa i circuiti cerebrali che ci dicono quando abbiamo bisogno di bere acqua e quando ne abbiamo avuto abbastanza. La ricerca ha scoperto una gerarchia neurale stimolando e sopprimendo la voglia di bere nei topi.
Avere sete è una sensazione che tutti e ogni animale conoscono.
È un'esperienza così comune che pochi di noi ci pensano. Ma i neuroscienziati ne sono affascinati.
In relazione alla sopravvivenza di un organismo, la sete è incredibilmente importante. Un animale che non assume liquidi quando ne ha bisogno non sarà vivo a lungo.
Senza acqua, la maggior parte dei processi all'interno del corpo si bloccherà e, negli esseri umani, la morte seguirà in un breve numero di giorni.
Sebbene l'idea che il nostro cervello possa rilevare i livelli di acqua nel corpo e guidare il nostro desiderio di bere non è nuova, l'esatta neuroscienza dietro di essa si sta solo lentamente arricchendo.
Lo studio più recente per indagare sul meccanismo della sete è stato condotto da Yuki Oka, assistente professore di biologia al Caltech di Pasadena, in California. I risultati sono stati pubblicati questa settimana in Natura.
Il cervello assetato
Qualche lavoro è già stato fatto in questo settore. Gli studi hanno dimostrato che una struttura simile a un foglio nel proencefalo, la lamina terminalis (LT), è importante nella regolazione della sete. Il LT comprende tre parti: l'organum vasculosum laminae terminalis (OVLT), l'organo subfornicale (SFO) e il nucleo preottico mediano (MnPO).
La maggior parte del cervello è separata dal flusso sanguigno dalla barriera emato-encefalica. Oltre ad altri ruoli, questa membrana protegge il cervello da agenti patogeni, come i batteri. Ma l'OFS e l'OVLT sono insoliti; non sono protetti dalla barriera emato-encefalica e possono contattare direttamente il flusso sanguigno.
Questa comunicazione diretta con il sangue consente loro di valutare la concentrazione di sodio, quindi la "salinità" del sangue è una buona indicazione di quanto sia idratato un animale.
Un lavoro precedente ha già dimostrato che il LT contiene neuroni eccitatori. Quando vengono stimolati in un topo, suscita il comportamento del bere.
In questo nuovo studio, gli scienziati hanno scoperto che l'MnPO è particolarmente importante, in quanto il nucleo riceve un input eccitatorio dall'OFS ma non viceversa.
Hanno dimostrato che quando i "neuroni eccitatori del MnPO vengono silenziati geneticamente, la stimolazione di SFO o OVLT" non produce più comportamenti alcolici nei topi.
La gerarchia della sete
Questo studio è il primo a descrivere l'organizzazione gerarchica dell'LT: l'MnPO raccoglie informazioni dall'OFS e dall'OVLT e le trasmette ad altri centri cerebrali per attivare l'attività del bere.
Gli scienziati cercano anche di rispondere a un'altra domanda sul comportamento del bere: come facciamo a sapere quando smettere? Il Prof. Oka spiega l'enigma, dicendo: "Quando sei disidratato, puoi ingoiare acqua per diversi secondi e ti senti soddisfatto".
“Tuttavia”, aggiunge, “a quel punto il tuo sangue non è ancora reidratato: di solito ci vogliono dai 10 ai 15 minuti. Pertanto, l'OFS e l'OVLT non sarebbero in grado di rilevare la reidratazione del sangue subito dopo aver bevuto. Tuttavia, il cervello in qualche modo sa quando smettere di bere anche prima che il corpo sia completamente reidratato ".
Ciò ne deduce che c'è un altro segnale più rapido che informa il cervello di smettere di bere. Gli studi hanno dimostrato che i neuroni eccitatori nella LT si calmano quando un topo inizia a bere, ma non si sa esattamente come ciò avvenga.
Il Prof. Oka e il team hanno dimostrato che i neuroni inibitori nell'MnPO rispondono all'azione fisica del bere e sopprimono l'attività nei neuroni della sete dell'OFS. È interessante notare che i neuroni inibitori fanno il loro lavoro solo in risposta all'ingestione di liquidi e non di cibo.
Credono che questa distinzione tra liquidi e solidi sia possibile monitorando il movimento dell'orofaringe, che è la parte della gola coinvolta nel meccanismo di deglutizione. La sua attività quando si beve è diversa dal mangiare.
“Quando si ha veramente sete e si ingoia rapidamente del liquido, la gola si muove in un modo particolare che è diverso dal mangiare cibo. Riteniamo che la popolazione inibitoria stia rispondendo a questo movimento di rapida ingestione di acqua ".
L'autore principale dello studio Vineet Augustine, uno studente laureato
Altro da imparare
I risultati si aggiungono alla nostra comprensione della complessa rete di interazioni che ci dicono quando abbiamo bisogno di bere. Ma, secondo gli autori dello studio, c'è ancora molto da imparare.
Come spiega il Prof. Oka, “I segnali inibitori che abbiamo scoperto sono attivi solo durante l'azione del bere. Tuttavia, la sensazione di sazietà dura davvero molto più a lungo. Ciò indica che i neuroni inibitori MnPO non possono essere l'unica fonte di sete sazietà ".
"Questo sarà oggetto di studi futuri."
Naturalmente, lo studio è stato condotto sui topi, ma regioni simili possono essere trovate nel cervello umano. I ricercatori quindi ritengono che i risultati siano applicabili anche a noi.
