З’ївши пакет солоних картопляних чіпсів, ви, мабуть, відчуєте спрагу. І після тривалого періоду вправ ви, мабуть, відчуєте спрагу. Однак ці два типи спраги не одне і те ж.
У першому прикладі вам, швидше за все, знадобиться вода. Це пов’язано з тим, що після вживання чипсів концентрація солей і мінералів в крові підвищується, що викликає стан, зване осмотичною спрагою. З іншого боку, після тренування ви, ймовірно, досягнете Gatorade або будь-якої іншої рідини, яка може зневоднювати вас і заповнювати електроліти, мінерали, які важливі для функцій організму. Ця жага, звана гіпоталамічною спрагою, виникає, коли обсяг вашої крові зменшується через втрату рідини через потовиділення.
Тепер дослідники Каліфорнійського технологічного інституту виявили унікальні популяції нейронів в мозку мишей, які окремо викликають осмотичну спрагу і гіпоталамічна спрага. У дослідженні використовувався високопродуктивний і надійний метод картування нейронів, які активуються певною поведінкою або стимулом.
Дослідження проводилося в лабораторії Юкі Ока, професора біології та вченого Чена, і описано в статті, опублікованій в журналі Nature.
Відомо, що дві ділянки мозку відіграють важливу роль в алкогольній поведінці ссавців: субфорний орган (SFO) і organum vasculosum laminae terminalis (OVLT). Лабораторія «Ока» раніше продемонструвала, що кожна з цих областей містить дві загальні категорії нейронів: одні викликають алкогольну поведінку, а інші – його пригнічують.
Група дослідників під керівництвом Аллана-Германа Пула, доктора наук в області біології та біологічної інженерії, прагнула схарактеризувати різні типи нейронів в цих регіонах. Нейрони можна розглядати як різні «типи» на основі репертуарів генів, які вони експресують. Пул і його колеги зміряли експресію генів у всіх нейронах в межах SFO та OVLT у мишей за допомогою методу, званого одноклітинної RNA-seq. Вони виявили, що кожна структура мозку насправді містить як мінімум вісім різних типів нейронів. Це набагато більшу різноманітність клітин, ніж передбачалося спочатку.
Потім команда досліджувала функції різних типів клітин, розробивши швидкий і масштабований метод, званий зіставленням від стимулу до типу клітин. Цей важливий інструмент дозволив команді визначити, які клітини були залучені в певних поведінкових станах, шляхом картування молекулярних сигнатур щодо нейронної активації. Таким чином, команда виявила, що є два унікальних наборів типів нейронів у SFO та OVLT, які активуються осмотичною або гіпоталамічною спрагою відповідно.
«Підхід, заснований на зіставленні стимулів і типів клітин, особливо корисний для швидкого визначення причинних нейронів для будь-якої поведінки, мотиваційного стану або дії ліків», – каже Пул. «Те, що раніше займало кілька років, тепер займає всього два тижні».
Потім мишей генетично модифікували, щоб команда могла активувати чутливі до осмоляльності та гіповолемії нейрони імпульсами світла за допомогою методу, званого оптогенетики. Дослідники показали, що активація нейронів, чутливих до осмоляльності, змушує мишей пити чисту воду та уникати солоної води. Навпаки, при активації нейронів, чутливих до гіповолемії, у мишей проявлявся апетит до рідин, багатим мінералами.
«Наші результати показують, що жага – це мультимодальное відчуття, що викликається різними стимулами. Це відкриття, тому що воно ілюструє, як наш мозок сприймає внутрішні стану, використовуючи стратегію, дуже схожу на периферичні сенсорні системи, такі як смак і нюх », – каже Ока.
Пул зазначає, що їх команда складалася з декількох міжнародних вчених. «Ця робота була б неможлива без відкритої та доброзичливого середовища, яку підтримують університети США в цілому і Каліфорнійський технологічний інститут зокрема», – каже Пул, який народився в Естонії.
Джерело: Калтех