デレク・デントン

羊の耳下腺瘻からの持続的な分泌（1日1～4リットル）は、急速に深刻なNa欠乏を引き起こした。唾液中のNa/K比は、副腎からのアルドステロン分泌の結果、数日のうちに170/10から10/160へと劇的に変化した。^{[ 7 ]}このように、植物に豊富に含まれるKは、数ヶ月にわたって消化サイクルで利用できた。この進化的に有利なプロセスにより、ルーメンの「貯蔵庫」のNa含有量を利用して、循環と生殖（胎児組織と授乳）を支えることが可能になった。こうして、草食動物は、大陸、アルプス、砂漠、ジャングルの広大なNa欠乏した内陸部に侵入し、繁殖した。オーストラリアのアルプスに生息する在来種および移入種の野生動物に深刻なナトリウム欠乏が見られるという彼らの歴史的証拠は、ニューヨークのラルフ・ピーターソン教授との研究の後、イオンユニットのジョン・コグラン博士が確立した二重同位体希釈法による末梢血アルドステロンの直接測定によって裏付けられた。オーストラリアのアルプスの動物の深刻なNa欠乏の発見は、アフリカの砂漠のラクダでクヌート・シュミット＝ニールセンによって、カナダのヘラジカでジョーダンとボトキンによって確認された。^{[ 11 ]}これまで塩分欠乏は、動物が塩に引き寄せられることから推測されていた。気象データは、海岸から150～200km離れた雨水にはNaを含む海洋エアロゾルがないため、地球の広大な地域がNa欠乏状態にあることを示している。^{[ 6 ]}

_{HCO 3}イオンに関して、デントンは、ワニが大きな獲物を丸ごと飲み込み、血漿 HCO3 が 40 から 100  mmol/リットルに上昇し、Cl が 100 から 40  mmol/リットルに減少し、血液 pH が 7.8 付近になるというデータが、絞め殺し類や大型爬虫類の進化の過程における基本的なメカニズムを反映していることを早くから認識していた。ワニは細胞外 CL- の大部分を HCl として胃に送り込み、何日もかけて獲物を消化していた。^{[ 6 ]}

デントンはまた、アルフレッド・ラッセル・ウォレスがアマゾン盆地の広大なナトリウム枯渇地域で認識した内食は、部族による極めて重要な希少鉱物の保全を反映していると示唆した。^{[ 11 ]}

デントンは、ハードとライヒと共に、単孔類のカモノハシとハリモグラが尿素排泄型であることを示し、哺乳類の進化にとって重要な生化学的変化を強調した。^{[ 12 ]}

1947年の卒業後、膵液瘻患者の担当となったことがきっかけとなり、デントンはメルボルンでフランク・フェナーとマクファーレン・バーネットのもとで、また1952年にはイギリスのケンブリッジでヴァーニーのもとで研究を行った。イギリスから帰国後、2人の膵液瘻患者と檻に入れられた数頭の羊から始まったデントンの研究は、医学的、統合生理学的、そして進化的な生存にとって重要な、腎臓、内分泌、そして本能的な行動に関する新たなメカニズムを徐々に明らかにしていった。

この研究は、オーストラリア国内の個人篤志家（ケネス・マイヤー、バイリュー・マイヤー、サー・イアン・ポッター）、海外のオーストラリア政府および準備銀行、ロックフェラー財団、国立衛生研究所（米国）から多額の資金援助を受けた。これにより、1962年にハワード・フローリー研究所が設立され、1970年にはハワード・フローリー実験生理学・医学研究所が設立された。この研究所は最終的に南半球最大の神経科学研究所となった^{[ 13 ]} （フローリー神経科学・精神保健研究所 - 職員600名）。彼は創設所長であり、メルボルン大学総長のダグラス・ライト教授（AK）から「fons et origo（源流）」と呼ばれた。^{[ 14 ]}  スウェーデン王立科学アカデミーにより、18 人の外国人医学会員の 1 人として選出 (1974 年)。同アカデミーには、とりわけ、ロード・エイドリアン、ホジキン、AV ヒル、バーネット、モノ、ベスト、ブロンク、ページ、モルッツィ らが名を連ねている。1986 年、スウェーデン政府の科学政策に関する 4 人の OECD 審査員の 1 人。12 年間 (1978 年 - 1991 年)、米国でラスカー審査員の 2 人の外国人メンバーの 1 人であるノーベル財団会長のスーネ・ベルグストロム教授と共に活動。1977 年 - 1989 年、国際生理科学連合の評議員、そして第一副会長 (1983 年 - 1989 年) となり、会長のサー・アンドリュー・ハクスリー PRS と共に活動。2000 年 - 2015 年、国際人権アカデミーおよび学術団体ネットワークのオーストラリア代表。

1974年にスウェーデン王立科学アカデミーに選出された後、デントンは正常および異常行動の要因の理解への貢献に対して北米パブロフ協会からパブロフ賞を受賞し（1975年）、1976年にはハワード・フローリー研究所の同僚とともに国際心臓病学会の隔年賞を受賞しました。1979年にはオーストラリア科学アカデミーおよびオーストラリア王立内科医協会のフェローに選出されました。1982年には、シェノフ第一モスクワ医科大学の学長から「世界の生理学への貢献」に対してPKアノヒン・メダルを授与されました。1986年にはアメリカ芸術科学アカデミーの名誉外国人会員に選出されました。1987年にはアメリカ生理学会の名誉会員に選出され、同学会の100年の歴史の中で選出された50人のうちの1人となりました。1988年にはロンドン王立内科医協会の名誉フェローに選出されました。 1995年、米国科学アカデミーの外国人会員に選出。1999年、ロンドン王立協会のフェローに選出。2000年、フランス学士院科学アカデミーの外国人会員に選出。2001年、国際生理科学連合の国際食品水分摂取委員会より生涯功労賞を受賞。2005年と2006年にはオーストラリア勲章コンパニオン、メルボルン大学より名誉法学博士号を授与され、2014年には世界高血圧連盟より食塩削減における卓越した功績を称える賞を受賞。

フランス学士院の科学アカデミーへの選出において、米国科学アカデミーが行ったのと同じ世界的なリーダーシップの評価が繰り返され、デンマークのグループ、ポール・アストルップ、ピーター・ビー、ハンス・エンツェルは著書「文化と医学における塩と水」（1993年）の中で、「オーストラリアのデレク・アシュワース・デントンは、副腎ホルモンの産生とその塩代謝調節における重要性の説明に誰よりも貢献してきた」と述べている。^{[ 15 ]}

デントンはこの研究の全体像をまとめた著書『塩への渇望：人類学的、生理学的、医学的分析』（シュプリンガー・フェルラーク、1982年）を出版し、スローン・ケタリング研究所所長のルイス・トーマスが書評を執筆した。トーマスはタイム誌によって「…現在世界中で活躍する科学に関する最高の評論家」に選ばれた。トーマスは「…本当に大きなテーマに取り組み、全体を網羅するだけの知的柔軟性や勇気を持つ研究者はほとんどいない。デレク・デントンは『塩への渇望』でそれを成し遂げ、その結果は現代の科学書の中でも驚くべきものとなった。すべてを網羅した単著であるこの壮大な本」と書き、ニューヨーク・タイムズの主任科学記者であるハロルド・シュメックは「…おそらくこのテーマに関するこれまでで最も包括的な研究である」と評し、ハーバード大学名誉生理学教授のジョン・パッペンハイマー博士は「…20世紀後半に登場した統合生理学の最良の例」と評した。

20世紀後半には、人間の高血圧の主な原因としての過剰な塩分摂取の役割をめぐる激しい論争が繰り広げられた。この問題は、複数の要因が挙げられたことや、業界が出資するワシントンの塩協会が関与していたことで複雑化した。サンアントニオのテキサス生物医学研究所の霊長類研究センターで、アイヒベルクとシェードは、都市部の人間と同等のナトリウム含有量の食事を与えられた人間の最も近縁なチンパンジーが、年齢とともに特徴的な集団血圧の上昇を示すことを明らかにした。デントンは、 赤道アフリカのランボレーヌにあるシュバイツァー博士の病院からウギエ川を約100km上流にあるガボンのフランスヴィルにある霊長類研究所でチンパンジーの集団を発見した。フランスヴィルのチンパンジーは、基本的に1日あたり5～10mmolのナトリウムを提供する菜食主義の果物食を与えられた 。 12人は引き続き食事療法を行い、他の12人は同じ食事療法にタンパク質補給飲料を介してナトリウムを摂取した。当初、両グループの平均血圧は農業社会の特徴（約120/50  mmHg）であったが、1.5年間でNa摂取量が1日15gまで増加し、これは日本の北部の秋田県（高血圧の発生率が高い地域）の摂取量を反映しており、平均収縮期血圧は33 mmHg、拡張期血圧は10 mmHg上昇した。塩分補給を中止してから20週間後には、血圧は最初のコントロールレベルのベースラインに戻った。Nature Medicine誌に掲載され、社説が発表されたことで^{[ 16 ]} 、ニューヨークタイムズ紙はこれを決定的な1変数実験として引用し、デントンはNature Medicine誌の編集者とともにワシントンのFDAで講演を行った。その後、デントン氏は、米国塩協会がFDA（米国食品医薬品局）に対し、米国における食品のナトリウム含有量表示の廃止を求める市民請願を取り下げたことを知らされた。この請願は、おそらく他の多くの国々にも影響を与えたであろう。デントン氏は既にオーストラリアのハインツ社に対し、ベビーフードへの塩添加を中止するよう説得していた。

1953年に永久耳下腺瘻を作製した羊の準備を始めた当初から、動物がケージの壁に付着した乾燥した唾液を激しく舐め、ケージ内に置かれた塩の塊に襲いかかることは明らかでした。塩に対する明確な強い欲求が明らかになり、古典的な本能の神経組織を調査する新しい道が開かれました。一般的な生物学的背景を詳しく説明すると、デントンは、ナトリウムが繁殖、特に多産動物における律速因子であり、妊娠と授乳期には5種類のステロイドホルモンとペプチドホルモンの分泌増加が塩分欲求の大幅な増加を引き起こすことを示しました。^{[ 11 ]}

彼の研究分野は、空気への渇望、食物への渇望、喉の渇き、痛み、性欲、特定のミネラルへの欲求、温度に適した環境の探索、睡眠不足後の睡眠欲求など、本能とそれに関連する原始的な感情に焦点を当てていた。これらの主観的な本能要素が完全に活性化すると、意識の流れを支配するような、目標指向的な意図が生まれる。

デントンは、脳病変や行動研究によって示されるように、ナトリウムへの欲求は先天的なものであり、ナトリウム塩に特異的で、喉の渇きとは別個のものであることを示した。^{[ 11 ]}ナトリウムへの欲求を満たすために遺伝的に決定された神経組織が存在することは明らかである。彼は、ある種では食欲の発生は脳内細胞内ナトリウム濃度の低下に対する反応を伴うが、他の種では血液量の減少の結果として放出されるホルモンであるアンジオテンシンIIが開始刺激であり、その拮抗薬であるロサルタンは食欲を減少または消失させることを示した。野生動物は塩を食べたり飲んだりすることで、喉の渇きを素早く満たすのと同様に、ナトリウムへの欲求を素早く満たすことができ、その速さは生存価値が高い。それは待ち伏せしている捕食者に殺される可能性を減らす。ストレスとACTHによって開始されるホルモンカスケードもまた、大きなナトリウムへの欲求を引き起こすことが示されている。^{[ 11 ]}

並行して、同僚のエルスペス・ボット、マイケル・マッキンリー、エヴァ・タージャン、リチャード・ワイジンガーと共に行った、喉の渇きとナトリウムの欲求およびその充足に関する食道瘻の研究により、充足を生み出す時系列的なシーケンスとしての第 5、第 7、第 9、第 10 脳神経の役割が明らかになった。^{[ 11 ]}神経画像診断により、十分な水分がすでに摂取されている場合に水分摂取を抑制する新しいメカニズムも明らかになった。この時、マッキンリーが率いるフローリーグループは、バーニーの浸透圧受容体の位置が終板の血液脳関門外にあることを示した。

米国デューク大学のヴォルフガング・リートケ教授との共同研究（2011年）では、ナトリウム欲求に関連するマウスの視床下部の遺伝子発現を調べ、^{[ 17 ]}腸管からの有意な吸収前に塩溶液を急速に自発的に摂取することでナトリウム欲求が消失することを調べた。ナトリウム欠乏は、ドーパミンおよびcAMP調節神経リン酸化タンパク質32 kDa（DARPP-32）、ドーパミン受容体1および2、STEPを含む視床下部遺伝子のアップレギュレーションを引き起こした。D1およびD2受容体拮抗薬の投与は満足感を減少させた。これらの遺伝子セットは、以前に中毒（オピオイドおよびコカイン）に関連付けられた遺伝子セットであった。塩分欲求と満足感は、1億年以上前に進化した後獣類（カンガルーなど）で明らかであるが、中毒薬は最近のものである。このことから、現代​​の快楽主義的な耽溺や依存症は、本能的なプロセスに関わる古代の神経経路や受容体を利用しているのではないかという疑問が生じ、それが治療における多くの困難を説明するかもしれない。

体液調節の研究から始まったデントンの研究は、後に意識の進化と生物学的基盤に焦点を当てるようになった。彼の研究は、意識が生存に大きな利点をもたらしたために進化し、神経系は自然選択によって形成されたと提唱した。彼は、原始的な感情が本能の主観的要素を構成し、特定の目標に向けた強力な動機付けの原動力となり、生得的な感覚刺激が本能的な消費行動を解放するメカニズムとして機能すると主張した。これらの考えを展開するにあたり、デントンはウィリアム・ジェームズの『心理学原理』（1890年）を参考にし、特にジェームズの「本能をそれに伴う感情的な興奮から切り離すことは不可能である」という観察に依拠した。

デントンは、遺伝的にプログラムされた行動という中心的な問題に加え、チンパンジーの高度な認知機能、特に自己認識についても研究してきた。これまでギャラップらは、チンパンジーが鏡に映った自分の姿を利用して、普段は目視できない身体の部分（例えば、性器や脇の下など）を調べていることを明らかにしてきた。

この提案は、自分が誰であるかを知らない限り、つまり自己認識がない限り、鏡を使ってこれを行うことはできないというものです。デントンは、チンパンジーに歪んだ「サーカスの鏡」に映った自分の姿を見せることで、このことを詳しく説明しました。その鏡では、チンパンジーは非常に太っているか、非常に背が高く痩せているかのどちらかに見え、これまで見たことのあるチンパンジーや鏡に映った自分の姿とは全く異なっていました。チンパンジーには抽象化する認知能力があることが明らかになりました。左右に揺れることで、歪んだ映った姿が自分の意志の動きと同時に動いていることを確認しました。^{[ 18 ]}  つまり、それは自分自身であり、チンパンジーはすぐに興味を失いました。この観察は、「原因と結果」が動物の脳によって識別可能な自然法則または外部世界の現実として理解されていたかどうかに焦点を当てています。

ハワード・フローリー生理学・医学研究所は、大型動物を用いた長期生存実験の分野で先駆的な役割を果たしており、ワシントンにある国立衛生研究所からは、この種の実験を行う施設としてはおそらく世界最高水準であると評価されている。

脳のセンサー（ナトリウム欲求）や、喉の渇き、塩分欲求、空気への渇望といった原始的な感情の組織化に関する驚くべき新しい知識に加え、彼の研究は、原始的な感情、つまり本能の主観的要素が、系統発生的に意識の最初の出現であり、多くの場合、専用の内受容体によって引き起こされたという理論を提唱している。この仮説は、2005年にパリのフラマリオン社、2006年にオックスフォード大学出版局から出版された「原始的な感情 ：意識の夜明け」^{[ 19 ]}という本に包括的に説明されている。

過去 20 年間、デントンの研究は、意識の進化的な出現の問題と、原始的な感情、本能の主観的要素が意識の始まりであるという彼の提案にますます関心を寄せている。実験的研究には、サン アントニオの研究イメージング センターでピーター フォックスと同僚と協力した、ゲイリー イーガン、マイケル ファレル、マイケル マッキンリーを含むメルボルン グループによる最初の喉の渇きの神経イメージングが含まれていた^{[ 20 ]}。喉の渇きや空気への飢えなど、植物系を支える本能への初期の集中は、生物の生存に適した意図の強迫的な覚醒を強調した。イメージングは​​、喉の渇きの意識における中帯状回 (BA32) と島皮質、および中脳構造の重要な役割を明らかにした。パスカル・サカー氏を筆頭著者としてPNAS誌に発表された最新の研究成果には、被験者が直前に十分な量の水を飲んだ後に、無意識のうちに過剰に水を飲んだ場合に嚥下を阻害するメカニズムの特定が含まれている。この無意識の過剰飲は不快な主観的感覚を引き起こし、おそらく過剰摂取とその低ナトリウム血症の危険性に対する防御機構の進化的な出現を反映していると考えられる。

デントンは、動物の進化の初期段階で、恒常性の結果をもたらす反応を支える基底脳に位置する複雑な反射機構が、覚醒を支える網様体賦活系の要素と協調して、終脳の漸進的な吻側発達に具現化された領域と機能的に融合したと仮説を立てた。これには、出現した辺縁系および傍辺縁系領域、そして島皮質が含まれる。この系統発生的に古い組織は、生物の存在が直ちに脅かされていることを示す原始的な感情としての意識の起源を支えた。^{[ 21 ]}  神経画像研究は、人間の原始的な感情の際に基底脳の領域で大きな活性化が起こることを確認している。皮質を剥がした人間や動物の行動は、原始的な意識の存在の可能性に関連して重要である。^{[ 21 ]}

原始的な感情の神経画像解析によると、摂取などの行為によって目標指向的な意図が急速に満たされると、その意図と開始感覚の両方が急激に低下することが明らかになった。同時に、特定の脳領域の活動が急速に消失することから、これらの領域は意識と相関する、共同で十分かつ個別に必要な活性化と不活性化の一部である可能性が示唆される。