Neural mechanisms underlying palatability of drinking water

• Project/Area Number: 22K19735
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: Kengo Nomura 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (10734519)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 水 / 味覚 / 脳 / 中枢神経 / オプトジェネティクス / イメージング

Outline of Research at the Start

体液状態の異常（特に水欠乏）は水のおいしさを増強し、飲水行動を促進させる。この行動は体液の恒常性、ひいては生命維持に必須のフィードバック機構であるが、飲水プロセスの中核である『脳内で水のおいしさを形成する神経メカニズム』はよくわかっていない。申請者らは最近の予備実験から、脳内の味覚領域に口腔内の水感覚が入力されており、水の摂取行動に必須であること見出した（後述）。そこで、本研究では、下記の目的達成を目指す。
(A) 水に応答し、飲水行動に関わる脳領域の特定
(B) 活動依存性標識を用いた水味ニューロンの遺伝学的な同定
(C) 疑似的な水味の創出技術の開発を通じた、水のおいしさ形成機構の解明

Outline of Final Research Achievements

Disorders in body fluids, particularly water deficiency, enhance the palatability of water and promote drinking behavior. This behavior is an essential feedback mechanism for maintaining fluid homeostasis and, by extension, for sustaining life. However, the neural mechanisms that form the core of the drinking process, specifically those that create the sensation of water palatability in the brain, are not well understood. Therefore, we aimed to identify the brain regions that respond to water and are involved in drinking behavior, and to explore the neural subgroups within these regions that are associated with water intake.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、『水の感覚』が味覚であるという概念を創出するとともに、味覚や満腹感とは独立して“おいしさ”ニューロンの活動を自在に操作する技術の開発につながる。将来的には “おいしさ”の真の心理生理的意義の解明に発展すると考えている。また、神経科学における重要な新しいコンセプトとして、外界を表現する情報である味覚と、体内環境の情報処理により生じる欲求が交差する具体的な神経回路を解明することで、体の内外をつなぐ神経機構モデルを提供する潜在性がある。さらに、介入的に飲水を促す医薬品の開発など、高齢者脱水の予防のための新しい概念に基づく方策の立案にもつながる。