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大脑生物钟会刺激临睡前的渴觉神经元

图:蓝色为渴觉神经元

McGill 大学研究人员发表在Nature杂志上 的一项研究表明,大脑的生物钟能刺激人体睡前几小时的渴觉。 

这项发现及其分子过程的发现,解释了生物钟如何调控生理功能的过程。尽管这项研究是在小鼠上进行试验的,但是这些发现间能接指出了大脑生物钟调节生理节律的过程,本文第一作者McGill大学神经科教授Charles Bourque 和McGill大学健康中心的科学家阐明了以上观点。

科学常识可知,啮齿类动物如小鼠在临睡前两小时会大量的饮水。而Bourque的研究人员揭示了,小鼠的这种行为,并不是由像脱水这样任何一种生理原因所致。那么问题来了,如果它们并不是需要饮水,那为什么会出现这种行为呢? 

McGill团队Claire Gizowski博士及本研究第一作者发现,如果在小鼠临睡前两小时限制小鼠的饮水,则小鼠睡眠周期的末期会出现严重的脱水。所以,睡前摄入足够多的水是预防脱水和保持动物健康及维持肌体适当水分的措施。

随后研究人员对这种产生渴觉的机制进行了探究,大脑中有一套完善感应渴觉的神经元,作为渴觉感应器。因此研究人员想探究是否视交叉上核(SCN)——大脑区域调节昼夜周期的区域,也称生物钟——与渴觉神经元有一定的关联。

研究团队怀疑由SCN产生的神经肽抗利尿激素,对上述现象可能发挥着重要作用。为了证实这一点,研究人员用称之为 “sniffer cells——嗅探器细胞” 进行了研究,其在抗利尿激素存在的情况下会发荧光。Bourque 表示,当他们将这种细胞运用到小鼠脑组织中并用电刺激SCN时,观察到,“嗅探器细胞” 的量大大增加,这说明,受刺激的生物钟能释放抗利尿激素。

为了探究抗利尿激素是否能刺激渴觉神经细胞,研究人员采用光遗传学——利用激光刺激神经元开闭的尖端技术进行了探究。对抗利尿激素神经元中带有光敏感分子的转基因小鼠进行研究,发现,抗利尿激素确实激活了渴觉神经元。 

Bourque 说道:“尽管这项研究是在小鼠中进行的,但研究也间接解释了为什么我们睡前会感觉口渴或想摄入水或牛奶这样的液体。更重要的是,这项发现在我们理解生物钟如何调控生理节律上有一定的帮助,例如,有利于人们更好的轮班和倒时差。人体所有器官都遵循生理节律,生理节律能帮助各器官更好的行使相应的功能。”