PMC

hjärnan och urinblåsan måste kommunicera för att se till att vi bara urinerar när och var det är lämpligt. Urineringsprocessen styrs delvis av reflexer och är delvis under medveten kontroll (de Groat et al., 2015). När blåsan fylls skickar den sensorisk information till centrala nervsystemet, och när blåsan är full indikerar dessa signaler att den måste tömmas snart.

en av signalerna som går åt andra hållet, från hjärnan till urinblåsan, är aktiveringen av en del av hjärnstammen som kallas PMC, kort för pontine micturition center. (Ordet ’micturition’ hänvisade ursprungligen till lusten att urinera, men används nu ofta för att beskriva urineringsprocessen också). PMC ansluter till andra centra i centrala och perifera nervsystemet för att samordna när urinering inträffar (Fowler et al., 2008). Många studier har identifierat och undersökt de viktigaste hjärncentren som är involverade i kontrollen av urinering. Förbindelserna mellan dessa olika centra, inklusive när och hur länge de blir aktiva, förblir emellertid svårfångade. Det är också oklart hur cortexen – den del av hjärnan som är ansvarig för högre tankeprocesser – påverkar urinering.

nu, i eLife, Rita Valentino från Children ’ s Hospital of Philadelphia och medarbetare-inklusive Anitha Manohar som första författare – rapporterar hur neuronal aktivitet orkestreras före, under och efter urinering hos råttor (Manohar et al., 2017). Forskarna utvärderade när och var neuroner avfyrade i oanestetiserade råttor när deras blåsor fylldes och tömdes sedan genom att registrera neural aktivitet i tre regioner i hjärnan som är involverade i urinering: PMC, locus coeruleus och medial prefrontal cortex (mPFC; Figur 1). Samtidigt mätte de både trycket i blåsan och frekvensen av urinproduktionen.

neurovetenskap av urinering.

den mediala prefrontala cortexen (mPFC) ligger bakom pannan på framsidan av cortexen (grön), medan pontine micturition center (PMC) och locus coeruleus (LC) ligger inom en del av hjärnstammen som kallas pons (blå). De ungefärliga platserna för dessa regioner i den mänskliga hjärnan är skuggade i tecknet till vänster. Dessa tre hjärnregioner skickar och tar emot signaler (representerade av pilar) till och från varandra. Signaler från blåsan vidarebefordras via ryggmärgen till LC och sedan till andra centra i hjärnan inklusive PMC. PMC skickar signaler till urinblåsan via ryggmärgen. PMC innehåller olika typer av neuroner. Neuroner som uttrycker kortikotropinfrisättande hormon är märkta Crh+ och är kända för att vara involverade i att starta urinering. Neuroner som inte uttrycker detta hormon är märkta Crh -. Dessa neurons roll är mindre tydlig, men det är möjligt att de är involverade i urinlagring. Glut + och GABA+ indikerar neuroner som producerar glutamat respektive GABA. Bekräftade anslutningar med oklara effekter markeras med ett rött frågetecken.

först, Manohar et al. etablerat att alla neuroner i PMC visar samma avfyrningsmönster, kännetecknad av långsam bakgrundsaktivitet och snabba utbrott under intervallen mellan urineringar. Dessa skurar blev sällsynta före urinering, mer framträdande under urinering och fortsatte i flera sekunder efter att blåsan hade tömts. Denna tidpunkt för neuronal aktivitet antyder att PMC-neuroner sannolikt spelar en mer komplex roll för att reglera tömningen av urinblåsan än en enkel ’on-off-brytare’. Skurar av aktivitet i PMC under intervallen mellan urineringar var också spännande. Man trodde tidigare att PMC-neuroner endast var aktiva under urinering (Betts et al., 1992).

under sekunderna före urinering visade neuroner i locus coeruleus pågående lågfrekventa utbrott med starkare theta-svängningar (aktivitetsvågor som upprepas ungefär sju gånger per sekund). Samtidigt började aktiviteten i locus coeruleus närmare matcha den i mPFC, även om aktiviteten över mPFC blev mindre synkroniserad. Det är troligt att en del av dessa förändringar bidrar till att påbörja processen med urinering genom att öka upphetsning och skiftande uppmärksamhet mot hela urinblåsan (Michels et al., 2015).

förhållandet mellan locus coeruleus (LC) och PMC är också intressant. Dessa centra är tillräckligt nära för att neuronal aktivitet kan registreras från båda regionerna samtidigt. Resultaten visade att LC-neuroner aktiverades före PMC-neuroner, vilket tyder på att den förra får indirekt inmatning från blåsan innan stimulansen når PMC. Detta överensstämmer med tidigare observationer med användning av fMRI hos råttor (Tai et al., 2009).

de nya resultaten rapporterade av Manohar et al. Ställ några frågor. Hjärnstammens och cortexens roller vid bearbetning av information från urinblåsan och vid samordning av urinering förblir oklara. Det är inte heller uppenbart varför PMC-neuroner visar utbrott av aktivitet i intervallen mellan urineringar. Nya data tyder på att det finns olika typer av neuroner i PMC (Figur 1), så det är möjligt att en specifik population av PMC-neuroner skickar signaler som hjälper urinblåsan att lagra urin genom att släppa olika typer av neurotransmittorer (Hou et al., 2016). Tidigare studier visade också att urinlagringsreflexer huvudsakligen är organiserade i ryggmärgen (Drake et al., 2010). En grupp neuroner som finns i hjärnstammen kan dock spela en roll i urinlagring också. När de aktiverades gjorde dessa neuroner den yttre urinrörssfinkteren-muskeln som gör att vi kan välja att starta urinering – mer aktiv (Blok och Holstege, 1999).

vi behöver mer data om de vägar genom vilka locus coeruleus tar emot information från blåsan innan den överförs till PMC. Framtida experiment bör också undersöka vilka andra regioner i cortex som synkroniseras eller desynkroniseras under urinering. Manohar et al. spekulera i dessa områden, baserat på den publicerade litteraturen, men ytterligare studier är tydligt motiverade för att ge mer definitiva svar.