近期，頂尖學術期刊《自然》最新的一批文章如約上線。其中，有兩項研究相映成趣：一篇文章揭示了人類為啥嗜好“鹹味”的食物，另一篇論文則探索了“口渴”的神經學機理。這兩項研究的出爐，也昭示了科學家對於大腦的認識又進了一步。

你的口味咋那麼重？

許多人對鹹味的食物有所偏好：薯片、薯條、爆米花……這些製作簡單的零食，只是添加了一點鹽，就讓人愛不釋手。

從演化的角度講，“重口味”對身體有著重要的意義——畢竟我們的身體需要攝入這些鈉離子，才能控制體液平衡，並讓神經信號的傳導成為可能。由於動物自身不能合成鈉離子，食物也成了獲取它的重要渠道。但在另一方面，攝入太多的鈉離子又有可能帶來心血管疾病的風險。那麼問題來了。我們的大腦是如何控制對於鈉離子的食慾，達到微妙的平衡呢？

來自加州理工學院陳天橋雒芊芊腦科學研究學院的Yuki Oka教授團隊在這篇論文中找到了答案。使用光遺傳學的方法，他們用光來激活不同的小鼠神經元，並觀察小鼠行為上的變化。他們發現，在對小鼠後腦的一些神經元進行刺激後，這些小鼠的口味突然變重，開始重複舔舐岩鹽。這表明這些神經元能促進動物攝取鹽分的慾望。

隨後，研究人員們又開始探索，什麼樣的行為會激活或者抑制這些神經元。他們發現，一旦小鼠的舌頭接觸到鈉離子，短短幾秒鐘內，這些神經元的活性就得到了抑制。而如果抑制舌頭表面的鈉離子受體，則不會出現神經抑制現象。此外，如果直接將含有鈉離子的溶液注射到胃部，也同樣不會引起神經抑制。這些結果表明，存在一條從舌頭到腦部的神經環路，調控動物對鹽分的攝取。

▲本研究的負責人Yuki Oka教授（圖片來源：加州理工學院）

“想要攝入鹽分，是身體在缺乏鈉離子時發出的信號，” Oka教授說道：“當攝入鈉離子後，身體需要花上一段時間才會吸收。所以僅僅嚐到鈉離子就能平息神經元的活躍，是一件很有意思的事。這意味著味覺等感受系統並不只是簡單地把外部信息傳遞給大腦，而是在調控身體的功能上扮演了更為重要的作用。”

破解“口渴”背後的百年謎題

一個多世紀前，科學家們就想搞明白，身體究竟如何調控“口渴”的信號。早期的動物研究表明，口乾舌燥，或是血液中鹽分水平過高，都可能刺激大腦做出喝水的決定。但在最近，一些研究人員卻又發現，胃腸道可能參與了“渴感”的調控。然而，腸道是不是在其中扮演了某種角色，卻依舊是一個未解之謎。

在這項研究中，加州大學舊金山分校的Zachary Knight教授團隊終於給這個謎題劃上句號——腸道不僅參與了“渴感”的調控，其中的作用還不小。

先把時鐘撥回到2016年。那一年，Knight教授團隊發現，當小鼠喝水時，只要當水接觸到嘴部和喉嚨，大腦中的一些神經元就會被關閉。這暗示這些神經元可能起到了促進喝水的作用，而信號則是來自口腔和喉嚨等部位。

▲當腸道感受到鹽水後，大腦中控制“渴感”的神經元會被激活（圖片來源：Knight Lab/UCSF/HHMI）

但這不是故事的全部。研究人員們發現，當餵食鹽水後，這些神經元最初也同樣會得到抑制。然而不久後，它們就會恢復活性，促使動物繼續飲水，彷彿身體在告訴這些神經元，鹽水並不能真正補充水分！

那麼，這些新的信號來自哪裡呢？答案就是腸道。研究人員們在今日在線發表的論文中發現，腸道內有鹽分感受器，它能直接和大腦“對話”。如果是普通的水輸入到腸道內後，控制“渴感”的神經元會保持關閉。而一旦進入腸道的是鹽水，就會激活“渴感”神經元，讓動物繼續飲水。“腸道竟能如此精準地測量鹽的濃度，這令人驚訝！” Knight教授評論道。

進一步的研究表明，坐落於下丘腦內的神經元能夠從腸道、喉嚨、血液中獲得大量信號，然後進行綜合評估，決定動物是否處於口渴的狀態。Knight教授指出，在這一系統上的研究經驗，有望協助其他科學家們研究更為複雜的系統。

參考資料：

[1] Sangjun Lee et al., (2019), Chemosensory modulation of neural circuits for sodium appetite, Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1053-2

[2] Christopher A. Zimmerman et al., (2019), A gut-to-brain signal of fluid osmolarity controls thirst satiation, Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-019-1066-x

[3] The salt-craving neurons, Retrieved March 27, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-03/ciot-tsn032519.php

[4] Thirst controlled by signal from the gut, Retrieved March 27, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-03/hhmi-tcb032619.php