Ученые обнаружили «нейроны жажды»

Эксперименты на мышах показали, что за чувство жажды ответственны нейроны субфорникального органа в переднем мозге. Быстро реагируя на поступление воды в организм, они за минуту снижают желание пить, а регистрируя медленные изменения осмотического давления крови – проверяют, все ли прошло, как ожидалось. Об этом рассказывает статья американских биологов, опубликованная в журнале .Чувство жажды мотивирует животных пить, поддерживая водно-солевой баланс организма. Принято считать, что оно возникает в ответ на уменьшение объема и увеличение вязкости крови. Однако механизмы, запускающие и останавливающие поиски влаги, действуют быстрее и часто справляются со своей работой еще до того, как мы почувствуем настоящую жажду или напьемся. «К тому же, мы часто пьем в процессе еды... при этом жажда возникает прежде, чем питательные вещества переварятся и поступят в кровь, меняя ее тоничность», – пишут Захари Найт (Zachary Knight) и его коллеги из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Ученые полагают, что эта регуляция достигается действием особых «нейронов жажды» в древнем переднем мозге.Главный интерес исследователей привлек субфорникальный орган (СО), расположенный у желудочков переднего мозга и участвующий в регуляции водного обмена и давления крови. Предыдущие попытки томографических обследований СО не позволили обнаружить изменения в активности его нейронов при утолении жажды. Однако Найт с коллегами провели более детальные эксперименты с помощью оптогенетики, получив ГМ-линию мышей, нейроны СО у которых реагировали на воздействие света. Эта работа показала, что стимуляция СО вызывала сильную жажду у животных, совершенно не нуждавшихся в воде. И наоборот: подавление активности СО полностью блокировало поиск влаги у испытывавших жажду мышей.Авторы продемонстрировали, что нейроны СО можно активировать инъекциями ангиотензина (гормона, сообщающего о падении кровяного давления). Серия экспериментов с инъекциями солевых растворов разного состава и концентраций показала, что этот механизм реагирует не на содержание натрия, а на изменение осмотического давления крови.После ночи без воды у ГМ-мышей регистрировалась повышенная активность клеток СО, которая начинала падать с первым же глотком влаги. Ученые показали, что животные продолжали пить, пока активность «нейронов жажды» не возвращалась к базовому уровню, что происходило менее чем за минуту, когда (как показали прямые измерения) водный баланс крови еще не успел измениться. «В противоположность общепринятым моделям, жажда снимается не механизмом, обратным ее возникновению, – пишут авторы. – Питье ""перезапускает"" создающие жажду нейроны СО, предвосхищая ожидаемое восстановление гомеостаза».Пытаясь выяснить механизм, снижающий активность «нейронов жажды» при питье, авторы показали, что она не меняется при простой демонстрации животным воды (в отличие от пищи, сам вид которой снижает чувство голода). Не влияли на них и обстоятельства, ассоциированные у животных с утолением жажды, а также лакающие движения. Кроме того, ученые проследили за работой нейронов СО у мышей, пытающихся утолить жажду пересоленным раствором, неспособным снизить осмотическое давление крови, – как потерпевшие кораблекрушение в океане. В этом случае «нейроны жажды» снижали активность так же быстро, как и у животных, пивших нормальную чистую воду. Лишь около минуты спустя СО «распознавали подмену», и клетки его снова начинали работать с повышенной активностью. По-видимому, это указывает на два параллельных пути, которым регулируется их действие: быстрый сигнал, реагирующий на сам факт поступления воды, и медленный, связанный с регистрацией изменений тоничности жидкостей тела.Интересно, что этот эффект зависел от температуры. Число глотков, которые требовались для возвращения активности нейронов СО к базовому уровню, было тем меньше, чем холоднее вода. Дополнительные эксперименты показали, что даже простое охлаждение ротовой полости ведет к некоторому ослаблению работы «нейронов жажды». Отдельно Захари Найт и его соавторы изучили возникновение жажды во время еды, продемонстрировав, что активность нейронов СО быстро подскакивает с началом потребления пищи, еще до каких-либо изменений в балансе крови, и в отсутствие воды выходит на плато примерно за 15 минут.По мнению ученых, работа нейронов субфорникаБиологи вылечили мышей от страхов пересадкой нейронов Китайские ученые показали, что пересадка эмбриональных нейронов в миндалевидное тело мышей позволяет им легче избавляться от страхов. Статья опубликована в журнале . Генерализация страха и неспособность избавиться от травматичных воспоминаний приводят к развитию посттравматического стрессового расстройства и других связанных со страхами нарушений психики. Для лечения подобных расстройств у людей используют как поведенческие, так и фармакологические виды терапии. Однако, несмотря на то, что многие из таких способов лечения оказываются поначалу весьма успешными, у значительной части пациентов с серьезными расстройствами через некоторое время происходит рецидив заболеваний. Такой же феномен описан и у грызунов. Мыши, наученные бояться определенного звука — из-за того, что в процессе обучения он сопровождался ударами тока, — могут излечиваться от травматичных воспоминаний в ходе так называемого «затухания страха». Если мыши многократно слышат тот же звук, не сопровождающийся ударами тока, страх постепенно затухает. Однако часто страх спонтанно возвращается, если мыши слышат этот звук некоторое время спустя. Интересно, что у молодых мышей в течение определенного критического периода такого спонтанного возвращения страхов не происходит. При этом конец этого критического периода совпадает с моментом формированияв мозгу перинейрональных сетей — внеклеточного матрикса, окружающего синапсы. В предыдущих исследованиях было показано, что фармакологическое разрушение перинейрональных сетей вокруг ингибиторных нейронов миндалевидного тела (структуры, играющей ключевую роль в восприятии эмоций и страхов) приводит к исчезновению спонтанного возвращения страхов. Исходя из этого, авторы предположили, что «омоложение» нейронов миндалевидного тела может привести к такому же эффекту. Чтобы проверить это предположение, ученые решили пересадить в миндалевидное тело взрослых мышей эмбриональные нейроны, из которых в ходе развития образуются зрелые нейроны этой структуры мозга. В качестве контроля использовалась группы мышей, которым пересаживали мертвые эмбриональные нейроны. После трансплантации у мышей из обеих групп формировали страх определенного звука. Для разных подгрупп мышей формирование страха проводили спустя 7, 14, 21 или 28 суток после трансплантации. После того, как мыши привыкали бояться звука, авторы вызывали у них затухание страха, которое длилось в течение двух дней. Затем, еще через неделю, исследователи снова проигрывали мышам страшный звук и смотрели, произойдет ли у них спонтанное возвращение страха. Оказалось, что у мышей с пересаженными живыми эмбриональными нейронами спонтанное возвращение страха происходило в три раза реже, чем у мышей из контрольной группы. При этом такой эффект наблюдался только для тех мышей, у которых страх формировался через две недели после трансплантации. Во всех остальных подгруппах страх возвращался не реже, чем у контрольной группы. Авторы провели также дополнительный эксперимент, в котором проверили, не помогает ли пересадка эмбриональных нейронов миндалевидного тела избавиться от старых страхов насовсем. Для этого проводили пересадку нейронов уже после формирования у мышей страха. Однако оказалось, что такие мыши, услышав страшный звук после трансплантации, все равно продолжали его бояться. Но при этом затухание страха впоследствии проходило у них гораздо более эффективно, и спонтанное возвращение страха наблюдалось реже, чем у мышей контрольной группы. Гистологический анализ миндалевидного тела помог объяснить, почему эффект исчезновения спонтанного возвращения страха наблюдался только через две недели после пересадки, но не раньше и не позже. Оказалось, что пересаженные нейроны со временем проходят все положенные им стадии созревания и формируют функциональные синапсы с уже имеющимися нейронами. Пересаженные клетки вызывают снижение синтеза перинейрональных сетей и, по-видимому, вследствие этого повышают синаптическую пластичность нейронов миндалевидного тела. При этом заметное количество синапсов формируется примерно через две недели после пересадки, когда пересаженные нейроны представлены смесью зрелых и незрелых клеток. Через неделю после пересадки количество новых синапсов еще очень мало, а пересаженные нейроны в основном незрелые. А спустя 3 и 4 недели после пересадки нейроны, напротив, оказываются уже «слишком зрелыми». Авторы надеются, что в будущем полученные результаты могут помочь в лечения фобий и посттравматического стрессового расстройства у людей. Недавно ученые предложили способ лечения фобий, позволяющий избавиться от страха без столкновения с вызывающим его неприятным стимулом. Этот способ основан на «перепрограммировании» травматичных воспоминаний на более приятные с помощью системы вознаграждения. Другой недавно предложенный способ основан на вмешательстве в процесс реконсолидации травмирующих воспоминаний. льного органа позволяет объяснить давнюю загадку стремительности, с которой жажда проходит – еще до наступления изменений в водно-солевом балансе тела. Способность этих клеток реагировать и на поступление воды, и на осмотическое давление крови позволяет постоянно корректировать поведение, реагируя не только на ожидаемое насыщение организма влагой, но и на реальное изменение тоничности крови, которое развивается намного медленнее.