Giải mã bí ẩn của cơn khát: Tại sao nó hình thành và tại sao nó biến mất?

Hãy thử trả lời một câu hỏi, trước khi bạn đọc tiếp bài viết này: “Bạn có đang khát nước không?”.

Nghe có vẻ ngớ ngẩn, nhưng đa số mọi người sẽ không có câu trả lời ngay lập tức. Bởi từ trước đến nay, cơn khát là thứ luôn tự nhiên tìm đến bạn trước. Còn bạn, chẳng bao giờ bạn tự nhiên đi tìm cơn khát, để hỏi mình có nên uống nước hay không?

Thực sự thì từ trước đến nay, cơn khát vẫn là một bí ẩn của khoa học: Tại sao nó hình thành và tại sao nó biến mất?

Uống nước
Từ trước đến nay, cơn khát là thứ luôn tự nhiên tìm đến bạn trước.

Khi bạn nghĩ về chuyện khát nước, mọi chuyện có vẻ như đơn giản là: Đi tìm nước, uống và trở lại công việc bạn đang làm. Cơn khát giống như một đứa trẻ nũng nịu và làm phiền bạn, nhưng chỉ cần 1 cốc nước, giống như việc đặt đứa trẻ vào cũi, bạn đã có thể xua tan nó.

Nhưng trên thực tế, có một cái gì đó khá sâu sắc đang xảy ra khi bạn uống nước để thỏa mãn cơn khát. Bắt đầu từ việc cơ thể bị mất nước, máu của bạn đặc hơn và các tế bào thần kinh trong não của bạn gửi ra một tín hiệu, thả đứa trẻ ra quấy nhiễu và nói cho bạn biết bạn cần đi uống nước.

Sau đó, một khi đã uống nước, gần như ngay lập tức bạn cảm thấy đã thỏa mãn. Nó mâu thuẫn với cơ chế khởi đầu của cơn khát, bởi bạn không hề đổ nước trực tiếp vào máu mình. Sẽ mất ít nhất 10 – 15 phút, có thể lâu hơn nữa, để nước từ dạ dày đi vào máu. Vậy làm thế nào mà não bộ biết được bạn đã hết khát?

Tưởng chừng như một điều hiển nhiên, nhưng với một số người mắc hội chứng polysipsia, não bộ họ thực sự không biết khi nào thì hết khát. Kết quả là những người này thường uống quá nhiều nước, khiến máu bị pha loãng. Thậm chí, điều này có thể gây nguy hiểm đến tính mạng, khi uống nước quá nhiều làm hạ natri máu – nạn nhân tử vong được xác nhận là bị ngộ độc nước.

Khi các nhà thần kinh học tại Học viện Công nghệ California (Caltech) suy nghĩ xem: “Làm thế nào và tại sao chúng ta khát?”, họ đã làm sáng tỏ được một góc nhỏ của vấn đề. Trong quá trình tìm hiểu cách mà não bộ theo dõi và giám sát cơ thể uống nước, họ đã xác định được một tập hợp các nơ ron thần kinh nhận tín hiệu, khi những con chuột khát được cho uống nước.

Nổi bật lên trong trung tâm vùng kiểm soát cơn khát của não bộ, những tín hiệu này có vẻ chính là thứ phải chịu trách nhiệm đằng sau cảm giác thỏa mãn nhanh chóng xuất hiện khi uống nước. Nó không chỉ truyền đạt thông tin nước đang được uống vào, mà còn đo được cả lưu lượng nước là bao nhiêu, những con chuột đang uống từng chút hay tu ừng ực từng ngụm lớn.

Nếu các mạch tín hiệu này hoạt động theo cùng một cách trên con người, nó có thể là chìa khóa để hiểu khoa học thần kinh về những gì xảy ra khi chúng ta khát.

Các nơ-ron thần kinh (màu đỏ) trong não phản ứng với cơn khát.
Các nơ ron thần kinh (màu đỏ) trong não phản ứng với cơn khát.

Trong vài năm gần đây, các nhà sinh vật học đã lập được bản đồ nơ ron thần kinh, trong một khu vực trong não kiểm soát cảm giác khát, theo giáo sư Yuki Oka tại Caltech. Quan sát cho thấy các tế bào thần kinh ở khu vực này vụt tắt sau khi những con chuột thí nghiệm được cho uống nước. Nhưng lí do tại sao vẫn còn là điều bí ẩn.

Một sinh viên cao học trong phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Oka, Vineet Augustine, đã thực hiện một loạt thí nghiệm với những con chuột biến đổi gen, để theo dõi các kết nối giữa các nơ ron này dễ dàng hơn. Trong những thí nghiệm của Augustine, khi một nơ ron gây ra sự vụt tắt của một nơ ron khác, nó được gắn nhãn lại. Kết quả, là cả một vệt dài các nơ ron thần kinh kết nối với nhau được phát hiện.

Vệt này nối dài tới khởi điểm của nó, là các nơ ron trong một vùng được gọi là nhân tiền thị giữa (median preoptic nucleus). Hóa ra, chính những nơ ron ở đây đã “nói” với các nơ ron trong vùng kiểm soát cơn khát rằng nước đang được uống vào khi điều đó xảy ra.

Các thí nghiệm tiếp theo cho thấy những con chuột bị vô hiệu hóa các nơ ron này uống nước gấp hai lần so với bình thường. Trong trường hợp ngược lại, khi tế bào được kích hoạt chủ động mà không có cơn khát, những con chuột đã không uống ngay cả khi chúng bị mất nước thực sự.

Điều thú vị nhất là những tế bào thần kinh này không phản ứng với bản thân nước, Augustine nói. Các nhà nghiên cứu phát hiện, khi cho một con chuột uống nước với thông lượng lớn, tương tự như việc bạn tu ừng ực, các nơ ron thần kinh này sẽ hoạt động.

Nhưng khi nước được cho uống nhỏ giọt chậm rãi, mặc dù vẫn cùng một lượng nước như vậy, con chuột đã không có phản ứng thỏa mãn cơn khát. Điều tương tự xảy ra khi cho nó nhai những hạt gel chứa nước bên trong.

Ngược lại, khi những con chuột uống dầu chứ không phải nước, các nơ ron của nó lại bị kích hoạt. “Điều đó chỉ cho chúng ta biết có thể tốc độ – tốc độ của phản ứng nuốt – mới là điều mà các nơ ron này đang đáp ứng”, Augustine cho biết.

Rõ ràng, loạt phản ứng nuốt nhanh là một dấu hiệu tốt cho não bộ biết được một người đang uống nước. Trong điều kiện tự nhiên, nó đủ tin cậy để não bộ thỏa mãn ngay tức thì, khi nó cảm thấy bao nhiêu cú nuốt nước là đủ.

Cơ chế thỏa mãn tức thì này có một vai trò khá quan trọng. Theo tiến sĩ Oka suy đoán, tự nhiên đã dạy cho động vật uống nước trong thời gian tối thiểu. Bởi khi một con vật uống nước, nó sẽ mất tập trung và dễ bị tổn thương. Chẳng hạn một con nai dễ bị tấn công khi nó cúi xuống bờ sông uống nước, tư thế cúi xuống cũng khiến nó bị nguy hiểm.

Bởi vậy, tốt nhất là những cú nuốt nước càng nhanh càng tốt. “Nếu bạn tăng gấp đôi thời gian nuốt, nguy cơ bị ăn thịt sẽ tăng gấp đôi”, tiến sĩ Oka nói.

Tư thế của việc uống nước tự nhiên không có lợi cho việc cảnh giác các mối nguy hiểm.
Tư thế của việc uống nước tự nhiên không có lợi cho việc cảnh giác các mối nguy hiểm.

Như vậy, câu trả lời hợp lý cho câu hỏi “Tại sao bạn có thể thỏa mãn cơn khát ngay lập tức và cách mà não bộ đo đúng được lượng nước nó cần?” là:

“Phản ứng của một chuỗi nơ ron bắt nguồn từ nhân tiền thị giữa, chúng đáp ứng với một chuỗi những cú nuốt nhanh ở miệng và cổ họng. Có thể nó xuất phát từ bản năng của động vật, phải uống nước nhanh và thỏa mãn cơn khát tức thì để cảnh giác với thế giới xung quanh, đầy rẫy những động vật săn mồi và mối nguy hại khác”.

Ngoài ra, còn có điều gì tham gia vào quá trình kì lạ này nữa? Đó là điều các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục tìm hiểu. Chẳng hạn như, nhóm của Augustine đang muốn xem xét liệu trong ruột của chúng ta có một dạng “cảm biến” nào có thể đo được lượng nước và báo cho não bộ hay không.

Nghiên cứu của tiến sĩ Oka và Augustine mới được đăng trên tạp trí Nature.