在炎热的夏日阳光下度过一天后，没有什么比享用一杯冰镇饮料更令人清爽的了。但是，大口喝下一杯饮料并不总是能解渴。例如，海水对于被困在海洋中间的人来说可能看起来很吸引人，但是喝一口海水只会加重脱水。
科学家们现在发现，在啮齿动物中，来自喉咙和肠道的信号控制着口渴的感觉。加州理工学院的神经科学家Yuki Oka及其在加州理工学院的同事于5月29日在《神经元》杂志上发表的一项研究表明，这些不同的通路可能解释了为什么饮用饮料通常令人清爽，但并不总是能解渴。
去年，Oka的团队报告说，吞咽这个简单的动作会激活终板中的一个回路，终板是大脑前部附近的一个区域，最终导致负责产生口渴感觉的神经元活动受到抑制。研究人员在小鼠身上发现了这条喉咙-大脑通路，无论动物摄入的是什么——水、盐溶液和油都会产生类似的效果。但是，所有这些物质都能够抑制大脑的“口渴”神经元这一事实表明，有些东西缺失了。毕竟，如果任何液体都能满足动物的口渴，那么它可能不会摄入足够的水来保持水分。
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根据Oka的说法，动物行为研究可以追溯到几十年前，这表明肠道中还有另一种机制，向大脑发出水的存在信号。因此，在他们最新的调查中，Oka的团队开始绘制负责接收这些信号的大脑回路。通过将液体直接注入小鼠的肠道，研究人员发现，为了使啮齿动物感到完全水合，需要激活第二个基于肠道的回路。如果没有这些胃肠道信号——与来自喉咙的信号不同，这些信号有选择地对水的存在做出反应——大脑的“口渴”神经元会迅速再次启动，驱使动物喝更多的水。
一旦动物开始吞咽，喉咙会向大脑发送一个立即但暂时的解渴信号。那时，身体并不知道它在摄入什么，并且“你不想犯错误，继续饮用脱水的东西，”Oka解释说。然后，来自肠道的第二个信号充当一个“检查机制”，确保只有当身体摄入的是水时，才会抑制口渴。
在今年早些时候发表在《自然》杂志上的另一项研究中，加州大学旧金山分校的生理学副教授扎卡里·奈特及其同事也报告说，肠道会感知摄入液体的含水量，并发送一个信号来抑制大脑的口渴。“[两个]不同的研究小组在几乎同一时间得出相同的结论，这相当酷，”麦吉尔大学的神经科学家查尔斯·布尔克说，他没有参与任何一项调查。
在过去的几年里，一些实验室已经确定了两个平行故事来解释口渴和饥饿的神经生物学。虽然这些过程是由大脑中不同的细胞群介导的，“但这两个系统的逻辑非常相似，”奈特说。在饮用和进食后，大脑会从喉咙或口腔收到一个非常快速的信号，它会用这个信号来估计动物摄入了多少或将要摄入什么。然后，经过几分钟的延迟后，它会从肠道收到一个较慢的信号，以确认所摄入的内容（如果是饥饿，则为卡路里，如果是口渴，则为水）。
Oka的团队还想知道口腔和胃肠道信号是否都具有奖励作用——驱动饮水的根本动机。为了找到答案，研究人员测量了啮齿动物大脑中多巴胺的水平，多巴胺是一种参与产生愉悦感的神经递质。这样做表明，虽然饮用清水和盐水都会导致多巴胺的释放，但这些液体的肠道输注没有效果。此外，缺水的小鼠愿意按下杠杆，以便在口腔中而不是直接在胃中接受一股水。“如果动物喜欢某种东西，它们就会为之努力，”该研究的合著者、Oka实验室的研究生Vineet Augustine说。他补充说，这一发现“清楚地表明，[肠道中的水]即使有饱腹感，也没有奖励作用。”
有趣的是，其他研究小组发现，与水不同，胃肠道中的营养物质确实会刺激大脑的快乐中枢。西奈山伊坎医学院的神经科学家伊万·德·阿劳霍说，这个结果并不太令人惊讶，因为他的实验室的工作表明，肠道中的水对行为的影响与营养物质不同。根据德·阿劳霍的说法，造成这种差异的一个原因可能是需要严格控制水的浓度，而食物中的过剩能量可以储存起来供以后使用。此外，与水不同，动物可以摄入各种各样的营养物质——德·阿劳霍和其他人的工作表明，动物可以独立于味道，形成一套取决于肠道中卡路里含量的风味偏好。
但是，这些差异提出了一些有趣的问题。首先，德·阿劳霍想知道以液体形式摄入营养物质时会发生什么。“如果你真的口渴，并且你买了一罐可乐来解渴，你同时会在肠道中放入大量的糖，”他说。“[这]可能会以某种方式混合这两种驱动力，并形成模棱两可的奖励。”
需要更多的研究来证实为什么肠道中的营养物质具有奖励作用，而水没有。另一个不确定性是，信号究竟是如何从喉咙或肠道传播到大脑的。奈特的团队在其最近的论文中开始探讨这个问题，证明迷走神经（连接脑干和体内主要器官的一束纤维）参与了这个过程。但是，关于发送的是什么类型的信息以及其他信号（如激素）是否也起作用，仍然存在悬而未决的问题。
虽然大多数研究都是在啮齿动物身上进行的，但研究人员认为，人类中也存在类似的回路。有一些证据支持这种观点，例如，人们进行的神经影像学工作已经确定了终板中对口渴的反应活动。此外，根据奈特的说法，正在研究的大脑区域被认为是进化上高度保守的，因为它们参与了生存所需的基本行为。
进一步探索这些回路可以帮助科学家了解它们出错时会发生什么。例如，老年人往往感觉不那么口渴，这会使他们容易脱水。另一方面，有些人会出现烦渴症——一种导致过度、无法解渴的疾病。这项研究还可以阐明许多行为背后的机制。“像饥饿和口渴这样的基本驱动力是我们做很多事情的原因，”奈特说。“因此，了解它们是如何被调节的可以深入了解我们自身动机的起源。”