ارسال دیدگاه
امروز: یکشنبه , ۱۳ مهر , ۱۴۰۴
X
آب بنیادی‌ترین نیاز برای تمامی اشکال حیات روی زمین است. هر موجود زنده‌ای به اکسیژن نیاز ندارد، اما برای همه موجودات، از میکروب‌های دریا و کپک‌های لزج گرفته تا درختان و انسان‌ها، آب غیرقابل چشم‌پوشی است. دو زیست‌شناس عصبی در مقاله اخیر خود نوشتند «اولین اقدام زندگی، به دام انداختن آب در درون غشای سلولی بود.» از آن زمان تاکنون، سلول‌ها مجبور بوده‌اند تا به اندازه کافی مرطوب باقی بمانند تا زنده بمانند.
آب محیطی است که در آن تمامی واکنش‌های شیمیایی در یک ارگانیسم رخ می‌دهد و این واکنش‌ها به دقت با نسبت‌های محدودی از آب و نمک تنظیم شده‌اند. سلول‌های بدن ما نسبت به آب نفوذپذیر هستند، بنابراین اگر تعادل آب و نمک در مایع اطراف (مانند خون، لنف یا مایع مغزی‌نخاعی) به هم بخورد، سلول‌ها ممکن است متورم یا جمع شوند، خشک گردند یا حتی بترکند. این عدم تعادل می‌تواند باعث اختلال در عملکرد سلول‌های مغزی شود و توانایی آنها در مدیریت غلظت یون‌ها در سراسر غشای خود را از بین ببرد.
اگرچه اثرات ناشی از کمبود آب توسط تمامی سلول‌های بدن احساس می‌شود، اما خود سلول‌ها تشنه نمی‌شوند و فریاد نمی‌زنند. در عوض، مغز است که سطح آب بدن را پایش می‌کند و تجربه تشنگی (زبان خشک، گلوی داغ و بروز سریع احساس ناخوشی) را ایجاد کرده و میل به دست آوردن آب را تحریک می‌نماید.
زاکاری نایت، عصب‌شناس دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو، که اخیراً مقاله‌ای در Neuron درباره نوروبیولوژی تشنگی منتشر کرده است گفت: «این مدارهای عصبی که کنترل گرسنگی و تشنگی را بر عهده دارند، در ساختارهای اولیه مغز مانند هیپوتالاموس و ساقه مغز قرار گرفته‌اند».
به دلیل دشواری مطالعه این مناطق مغزی به دلیل موقعیت آنها و همچنین به خاطر ترکیبشان که شامل انواع مختلف سلول‌ها و مدارهای متقاطع است، تنها در دهه گذشته بوده که دانشمندان علوم اعصاب شروع به درک چگونگی عملکرد بنیادی تشنگی کرده‌اند. پژوهشگران دریافته‌اند بدن پر از حسگرهایی است که اطلاعاتی درباره میزان آب یا نمکی که یک موجود زنده باید مصرف کند، به مغز منتقل می‌کنند. وجود آنها بینش جذابی به ما می‌دهند: آب ممکن است برای زندگی بنیادی باشد، اما تشنگی یک حدس هوشمندانه است.
حسگرهای محیطی
برای درک تشنگی در پستانداران، باید آن را کمتر به عنوان اعلام «من به آب نیاز دارم» از سوی بدن به مغز در نظر گرفت و بیشتر شبیه به عملکرد مغز دانست که محیط خود یعنی بدن را پایش می‌کند. درست همانند یک اکولوژیست که از رودخانه نمونه‌برداری می‌کند، مغز ترکیب شیمیایی خون را بررسی می‌کند تا دریابد بدن چه نیاز دارد.
در تقریباً همه موارد، سد خونی-مغزی (Blood-Brain Barrier) مغز ما را از باکتری‌ها، ویروس‌ها یا سایر خطرات موجود در خون محافظت می‌کند. اما استثناهایی وجود دارد که مغز مستقیماً با خون در تماس است، از جمله در اندام‌های محیطی مغز که در نزدیکی هیپوتالاموس واقع شده‌اند.
دو تا از این اندام‌ها یعنی اندام عروقی لامینای ترمینالیس (OVLT) و اندام سابفورنیکال (SFO)، اندام‌های حسی هستند. آنها مانند دانشمندانی عمل می‌کنند که سطل خود را در رودخانه خون بدن فرو می‌کنند تا سلامت آن را آزمایش کنند. مغز از داده‌های به دست آمده، نیاز بدن به آب و نمک را استنباط کرده و این اطلاعات را به مدارهای عصبی در مناطق عمیق‌تر منتقل می‌کند که سپس می‌تواند تجربه ما از تشنگی را ایجاد نماید.
اندام‌هایی که وظیفه آزمایش خون را بر عهده دارند، میزان آب بدن را اندازه نمی‌گیرند بلکه میزان نمک را می‌سنجند، که محدوده سالم آن تقریباً دقیقاً با غلظت آب نیمه‌شور بین جزر و مد که مهره‌داران نخستین در آن تکامل یافتند، مطابقت دارد (که تقریباً یک‌سوم شوری آب دریا است). هنگامی که نسبت آب به نمک بدن خیلی پایین می‌آید، ما احساس تشنگی می‌کنیم. بدن انسان حدود ۶۰ درصد آب دارد، اگرچه این عدد بین بافت‌ها متفاوت است (استخوان ۳۱ درصد، مغز ۷۳ درصد، ریه‌ها ۸۳ درصد). تغییر بین ۱ درصد تا ۳ درصد در محتوای آب خون که معمولاً حدود ۶۰ درصد بوده، برای فعال شدن OVLT و SFO و ایجاد احساسات آشنا و ناخوشایند کافی است. اگر سطح نمک بالا باشد، حیوان شروع به نوشیدن می‌کند.
با این حال، بین نوشیدن آب و اصلاح تعادل آب و نمک یک فاصله زمانی وجود دارد. پس از مصرف آب، حدود ۳۰ تا ۶۰ دقیقه طول می‌کشد تا آب وارد جریان خون شود و مغز نمی‌تواند این مدت صبر کند تا مشخص شود بدن به مقدار کافی آب دسترسی دارد. مغز باید تصمیم‌گیری کند که یک حیوان نمی‌تواند برای نیم ساعت مشغول نوشیدن آب باشد.
بنابراین مغز حدس می‌زند. حسگرهای مرموز دیگری وارد عمل می‌شوند. یکی از آنها تقریباً حجم آبی را که از دهان و حلق عبور می‌کند تخمین می‌زند و سیگنال اولیه‌ای به مغز ارسال می‌کند. سیگنال دوم از روده می‌آید، از سلول‌های خاصی که به آب و حتی به کشیدگی مکانیکی معده هنگام ورود آب واکنش نشان می‌دهند. طی یک دقیقه، این سیگنال‌ها به مغز می‌رسند و نورون‌های OVLT و SFO را که برای تحریک تشنگی فعال شده بودند، مهار می‌کنند. پاسخ تشنگی قطع می‌شود، گلو خنک شده و دهان دوباره مرطوب می‌گردد.
با این حال، تشنگی تنها یک سوی حفظ هومئوستازی (Homeostasis) است. نمک، یا دقیق‌تر بگوییم سدیم، یکی از مهم‌ترین موادی است که یک حیوان مصرف می‌کند. حیوانات به سدیم نیاز دارند تا نورون‌ها بتوانند وارد عمل شوند، پروتئین‌ها شکل و عملکرد خود را حفظ کنند و واکنش‌های شیمیایی داخل سلول‌ها انجام شوند. ما باید غلظت یون‌های سدیم را در مایعات بدن حفظ کنیم تا همه این عملکردها امکان‌پذیر باشد. این، سوی دیگر تشنگی است. نایت می‌گوید: «فقط چند چیز وجود دارد که برای بدن آن‌قدر مهم هستند که اگر دچار کمبود شوند، یک انگیزه کاملاً ذاتی برای دریافت آن شکل می‌گیرد. اکسیژن، غذا، آب و سدیم».
با این حال، موجوداتی مانند ما تمایل به مصرف نمک را به شکل یک انگیزه قدرتمند و کنترل‌کننده، همان‌گونه که برای اکسیژن، غذا و آب داریم، تجربه نمی‌کنند. حسگرها، سطح نمک را به مغز اطلاع داده و علاوه بر OVLT و SFO، حسگرهای قلب نیز کشیدگی دهلیزها و بطن‌ها را تشخیص می‌دهند. اما هیچ حس مشابهی برای نمک وجود ندارد. در عوض، نیاز به مصرف نمک از طریق طعم و مسیرهای پاداش مغز میانجی‌گری می‌شود. نایت گفت: «طعم نمک دوگانه است. در دوزهای پایین خوشایند است، در دوزهای بالا ناخوشایند می‌شود، مانند نوشیدن آب دریا».
تصور کنید هوس خوردن یک بسته بزرگ چیپس سیب‌زمینی به سرمان زده است. اگر بدن به نمک نیاز داشته باشد، مصرف آن چیپس‌ها باعث می‌شود یک موج لذت‌بخش دوپامین در مغزمان جاری شود. اما اگر بدن به نمک نیاز نداشته باشد، آن ترشح دوپامین ناپدید می‌شود. یاکی اوکا، نوروبیولوژیست در موسسه فناوری کالیفرنیا می‌گوید: «این اساساً یادگیری تقویتی است. افزایش دوپامین به معنای تکرار یک رفتار است.»
تشنگی‌ها متفاوت هستند
دانشمندان هنگام پایش یک رودخانه، داده‌هایی جمع‌آوری می‌کنند و سپس تصمیم می‌گیرند که آیا بر اساس یافته‌های خود اقدام کنند یا نه. به همین ترتیب، اینکه مغز سطح سدیم خون را اندازه‌گیری کند، به این معنا نیست که الزاماً باید بر اساس آن اقدام نماید.
به عنوان مثال، سنجاب‌هایی که توسط النا گراچوا، نوروفیزیولوژیست در دانشکده پزشکی ییل، مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، نمونه‌ای ایده‌آل برای درک نحوه کنترل تشنگی توسط مناطق خاصی از مغز هستند. گراچوا توضیح می‌دهد این سنجاب‌ها به دلیل زمستان‌خوابی طولانی که بیش از نیمی از سال ادامه دارد و در آن هیچ غذا یا آبی مصرف نمی‌کنند، الگوی مناسبی برای مطالعه هستند. پرسش این است که چگونه آنها تشنه نمی‌شوند. مسأله این نیست که بدن آنها به آب نیاز ندارد؛ بدنشان به شدت نیازمند آب است. اما بر اساس تحقیقات گراچوا، در طول زمستان‌خوابی، مغز این سنجاب‌ها سیگنال‌های بدن برای تشنگی را نادیده می‌گیرد.
در پستانداران، کاهش سطح آب خون (که به معنی افزایش همزمان غلظت نمک است، اگر سایر عوامل ثابت باشند) دو فرایند وابسته را فعال می‌کند: هیپوتالاموس هورمون وازوپرسین را ترشح می‌کند که به کلیه‌ها دستور می‌دهد آب را حفظ و به شکل ادرار دفع نکنند، و منطقه SFO انگیزه تشنگی را ایجاد می‌کند تا حیوان به نوشیدن ترغیب شود. با این حال، در طول زمستان‌خوابی، سطح وازوپرسین افزایش می‌یابد، اما حیوان همچنان نمی‌نوشد. بدن تلاش می‌کند آب موجود را حفظ کند اما برای مصرف بیشتر اقدام نمی‌کند.
شبکه عصبی که گراچوا در سنجاب‌ها مطالعه می‌کند در پستانداران جهان‌شمول است و انسان‌ها هم شامل آن می‌شوند. با این حال، همان منطق عصبی در گونه‌های مختلف به رفتار یکسان منجر نمی‌شود. انسان‌ها هنگام تشنگی یک لیوان آب می‌نوشند. گربه‌ها و خرگوش‌ها عمدتاً آب مورد نیازشان را از غذایی که مصرف می‌کنند دریافت می‌کنند. شترها می‌توانند از ذخایر چربی خود آب بسازند، اما همچنان مقادیر زیادی آب مصرف می‌کنند و آن را در معده خود ذخیره کرده تا در مواقع نیاز استفاده نمایند. سمورهای دریایی می‌توانند آب شور دریا بنوشند و ادراری شورتر از آب دریایی دفع کنند.
نحوه مدیریت آب و نمک توسط هر حیوان مختص به اکوسیستم، سبک زندگی و فشارهای انتخابی آن گونه است. پرسش «تشنگی به چه معناست؟» پاسخ واحدی ندارد. هر یک از ما به شیوه خود تشنه می‌شویم.
دانلود آهنگ
طراحی و اجرا :
وین تم
هر گونه کپی برداری از طرح قالب یا مطالب پیگرد قانونی خواهد داشت ، کلیه حقوق این وب سایت متعلق به وب سایت تک فان است
دیدگاهتان را بنویسید