在炎熱的夏日陽光下度過一天後，沒有什麼比享用一杯冰鎮飲料更令人清爽的了。但是，大口喝下一杯飲料並不總是能解渴。例如，海水對於被困在海洋中間的人來說可能看起來很吸引人，但是喝一口海水只會加重脫水。
科學家們現在發現，在齧齒動物中，來自喉嚨和腸道的訊號控制著口渴的感覺。加州理工學院的神經科學家Yuki Oka及其在加州理工學院的同事於5月29日在《神經元》雜誌上發表的一項研究表明，這些不同的通路可能解釋了為什麼飲用飲料通常令人清爽，但並不總是能解渴。
去年，Oka的團隊報告說，吞嚥這個簡單的動作會啟用終板中的一個迴路，終板是大腦前部附近的一個區域，最終導致負責產生口渴感覺的神經元活動受到抑制。研究人員在小鼠身上發現了這條喉嚨-大腦通路，無論動物攝入的是什麼——水、鹽溶液和油都會產生類似的效果。但是，所有這些物質都能夠抑制大腦的“口渴”神經元這一事實表明，有些東西缺失了。畢竟，如果任何液體都能滿足動物的口渴，那麼它可能不會攝入足夠的水來保持水分。
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根據Oka的說法，動物行為研究可以追溯到幾十年前，這表明腸道中還有另一種機制，向大腦發出水的存在訊號。因此，在他們最新的調查中，Oka的團隊開始繪製負責接收這些訊號的大腦回路。透過將液體直接注入小鼠的腸道，研究人員發現，為了使齧齒動物感到完全水合，需要啟用第二個基於腸道的迴路。如果沒有這些胃腸道訊號——與來自喉嚨的訊號不同，這些訊號有選擇地對水的存在做出反應——大腦的“口渴”神經元會迅速再次啟動，驅使動物喝更多的水。
一旦動物開始吞嚥，喉嚨會向大腦傳送一個立即但暫時的解渴訊號。那時，身體並不知道它在攝入什麼，並且“你不想犯錯誤，繼續飲用脫水的東西，”Oka解釋說。然後，來自腸道的第二個訊號充當一個“檢查機制”，確保只有當身體攝入的是水時，才會抑制口渴。
在今年早些時候發表在《自然》雜誌上的另一項研究中，加州大學舊金山分校的生理學副教授扎卡里·奈特及其同事也報告說，腸道會感知攝入液體的含水量，併發送一個訊號來抑制大腦的口渴。“[兩個]不同的研究小組在幾乎同一時間得出相同的結論，這相當酷，”麥吉爾大學的神經科學家查爾斯·布林克說，他沒有參與任何一項調查。
在過去的幾年裡，一些實驗室已經確定了兩個平行故事來解釋口渴和飢餓的神經生物學。雖然這些過程是由大腦中不同的細胞群介導的，“但這兩個系統的邏輯非常相似，”奈特說。在飲用和進食後，大腦會從喉嚨或口腔收到一個非常快速的訊號，它會用這個訊號來估計動物攝入了多少或將要攝入什麼。然後，經過幾分鐘的延遲後，它會從腸道收到一個較慢的訊號，以確認所攝入的內容（如果是飢餓，則為卡路里，如果是口渴，則為水）。
Oka的團隊還想知道口腔和胃腸道訊號是否都具有獎勵作用——驅動飲水的根本動機。為了找到答案，研究人員測量了齧齒動物大腦中多巴胺的水平，多巴胺是一種參與產生愉悅感的神經遞質。這樣做表明，雖然飲用清水和鹽水都會導致多巴胺的釋放，但這些液體的腸道輸注沒有效果。此外，缺水的小鼠願意按下槓桿，以便在口腔中而不是直接在胃中接受一股水。“如果動物喜歡某種東西，它們就會為之努力，”該研究的合著者、Oka實驗室的研究生Vineet Augustine說。他補充說，這一發現“清楚地表明，[腸道中的水]即使有飽腹感，也沒有獎勵作用。”
有趣的是，其他研究小組發現，與水不同，胃腸道中的營養物質確實會刺激大腦的快樂中樞。西奈山伊坎醫學院的神經科學家伊萬·德·阿勞霍說，這個結果並不太令人驚訝，因為他的實驗室的工作表明，腸道中的水對行為的影響與營養物質不同。根據德·阿勞霍的說法，造成這種差異的一個原因可能是需要嚴格控制水的濃度，而食物中的過剩能量可以儲存起來供以後使用。此外，與水不同，動物可以攝入各種各樣的營養物質——德·阿勞霍和其他人的工作表明，動物可以獨立於味道，形成一套取決於腸道中卡路里含量的風味偏好。
但是，這些差異提出了一些有趣的問題。首先，德·阿勞霍想知道以液體形式攝入營養物質時會發生什麼。“如果你真的口渴，並且你買了一罐可樂來解渴，你同時會在腸道中放入大量的糖，”他說。“[這]可能會以某種方式混合這兩種驅動力，並形成模稜兩可的獎勵。”
需要更多的研究來證實為什麼腸道中的營養物質具有獎勵作用，而水沒有。另一個不確定性是，訊號究竟是如何從喉嚨或腸道傳播到大腦的。奈特的團隊在其最近的論文中開始探討這個問題，證明迷走神經（連線腦幹和體內主要器官的一束纖維）參與了這個過程。但是，關於傳送的是什麼型別的資訊以及其他訊號（如激素）是否也起作用，仍然存在懸而未決的問題。
雖然大多數研究都是在齧齒動物身上進行的，但研究人員認為，人類中也存在類似的迴路。有一些證據支援這種觀點，例如，人們進行的神經影像學工作已經確定了終板中對口渴的反應活動。此外，根據奈特的說法，正在研究的大腦區域被認為是進化上高度保守的，因為它們參與了生存所需的基本行為。
進一步探索這些迴路可以幫助科學家瞭解它們出錯時會發生什麼。例如，老年人往往感覺不那麼口渴，這會使他們容易脫水。另一方面，有些人會出現煩渴症——一種導致過度、無法解渴的疾病。這項研究還可以闡明許多行為背後的機制。“像飢餓和口渴這樣的基本驅動力是我們做很多事情的原因，”奈特說。“因此，瞭解它們是如何被調節的可以深入瞭解我們自身動機的起源。”