Мозг отзывается на жажду тысячами нейронов
Чувство жажды активирует нервные клетки более чем в трёх десятках мозговых зон.
Считается, что за чувство жажды в мозге отвечают гипоталамус и субфорникальный орган. Этот орган – особое место, где барьер между мозгов и кровью особенно проницаем. Как известно, мозг защищён от крови гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ), который очень тщательно фильтрует то, что может пройти в нервную ткань. Но, повторим, в некоторых местах ГЭБ проницаем сильнее, чем обычно, чтобы мозг мог считывать состав крови – ведь через кровь можно понять, что нужно телу.
Субфорникальный орган реагирует на изменения уровня различных ионов в крови – если их концентрация повысится, он вместе с гипоталамусом создаст чувство жажды. Гипоталамус собирает и другие сигналы, которые свидетельствуют о том, что воды в организме маловато (например, сигналы от рецепторов кровяного давления). Но субфорникальный орган считается особенно значимым для чувства жажды – если его искусственно простимулировать, подопытные животные, только что напившиеся, начнут хотеть воды снова, хотя никакого смысла в этом не будет.
Исследователи из Стэнфорда решили выяснить, как именно субфорникальный орган стимулирует жажду – то есть в какие нейронные цепи и в какие зоны мозга он посылает сигналы. Кард Дайссерот (Karl Deisseroth), о котором мы уже как-то вспоминали в связи с социальной сетью мозга, и его коллеги использовали новейшее устройство для считывания электрической активности нервных клеток. Устройство под названием Neuropixels представляет собой тончайший стержень толщиной в одну десятую миллиметра и усаженный почти тысячей «рецепторов», передающих пойманные нервные импульсы в регистрирующий аппарат. Этот стержень можно вводить прямо в живой мозг – никакого вреда он не причиняет, и животное ведёт себя так же, как всегда.
Подопытных мышей учили различать два запаха: один запах сообщал о том, что вода сейчас появится в специальной поилке, другой – что воды ждать не стоит. Активность нейронов записывали, пока мышь чувствовала жажду и пока она пила – до тех пор, пока не напивалась вдоволь. В статье в Science говорится, что всего удалось зарегистрировать активность 23 881 нейрона в 34 зонах мозга.
Все эти нервные клетки можно было разбить на три группы: активность одних зависела от физиологического состояния – то есть хотела ли мышь пить или уже напилась; активность других зависела от того, какой сигнал поступил извне (стоит ли ждать воду или не стоит); наконец, активность третьих различалась в зависимости от того, что конкретно делает животное – лакает воду или нет. Важно подчеркнуть, что в каждой из 34 зон были нейроны всех трёх типов. А стимулируя искусственно субфорникальный орган, можно было увидеть не только как напившаяся мышь снова начинает лакать воду, но и зарегистрировать соответствующую активность нейронов в разных уголках мозга.
Как пишет портал The Scientist, авторы работы сами удивились тому, что даже такое простое дело, как жажда, отзывается в стольких мозговых участках. Конечно, тут речь не только о чувстве жажды, тут ещё и нужно принять решение искать источник воды, и присмотреться к сигналам извне, которые могут рассказать о том, где искать воду, и предпринять какие-то движения… Но всё равно – 34 зоны мозга выглядят удивительно. И вряд ли жажда в этом смысле представляет что-то уникальное.
Очевидно, другие задачи, которыми занимается наш мозг, тоже выходят за пределы отдельных мозговых департаментов, которые, кажется, только для определённых задачи и предназначены. Впрочем, коллективная работа внутри мозга – давно уже не новость; для примера можно привести позапрошлогоднюю работу сотрудников Высшей школы экономики, которые обнаружили, что понимать смысл слов помогают неязыковые зоны мозга.
