Обяснено: Нобелова награда за дешифриране на науката за докосването

Дейвид Джулиус и Ардем Патапутян идентифицираха механизма, чрез който детекторите за докосване комуникират с нервната система. Какви са последиците от техните изследвания за медицината?

Американските учени Дейвид Джулиус (вляво) и Ардем Патапутян.

Добре известни са петте сетива, чрез които хората възприемат и преживяват света около себе си. Вътрешните механизми в човешкото тяло, чрез които осъзнаваме и реагираме на светлина, звук, мирис и вкус, са доста добре разбрани от няколко десетилетия. Разбирането за това как усещаме чрез докосване – възприемането на горещо или студено, стискане или напрежение или усещането за физическа болка – убягваше дълго на учените.

Докато Дейвид Джулиус и Ардем Патапутян, работещи независимо в Съединените щати, направиха серия от открития в края на 90-те и началото на 2000-те, за да разберат детекторите за докосване в нашето тяло и механизма, чрез който те комуникират с нервната система, за да идентифицират и реагират до конкретно докосване. За своето новаторско изследване, което все още продължава, 66-годишният Юлий и 54-годишният Патапутиан бяха обявени за съвместни носители на Нобеловата награда за физиология за 2021 г. в понеделник.

Нобеловата награда за физиология е първата обявена в науката. Нобеловата награда по физика ще бъде обявена във вторник, последвана от тази по химия ден по-късно.

Сензори

Юлий и Патапутиан са удостоени с наградата за техните открития на рецептори за температура и допир . Просто казано, те откриха молекулярните сензори в човешкото тяло, които са чувствителни към топлина и механичен натиск и ни карат да се чувстваме горещи или студени, или докосване на остър предмет върху кожата ни.

Изкуствените сензори са познати в днешния свят. Термометърът е много често срещан температурен сензор. В една стая масата или леглото не биха могли да възприемат промените в температурата, дори когато са изложени на топлина, но термометърът би могъл. По същия начин в човешкото тяло всички молекули не усещат топлина, когато са изложени на нея. Само много специфични протеини го правят и тяхна работа е да предадат този сигнал към нервната система, която след това задейства подходяща реакция. Учените знаеха, че такива сензори трябва да съществуват, но не бяха в състояние да ги идентифицират, докато Юлий не открива първия топлинен рецептор.

Това беше много фундаментално откритие. Идентифицирането на топлинния рецептор от Юлий в края на 90-те години на миналия век стана чрез много досадно изследване на стотици гени за тяхната чувствителност към температурата. Днес имаме много ефективни компютри и модели, които могат да намалят работата и да ускорят процеса, но в онези дни се изискваха много старателни изследвания. Това първо откритие доведе до идентифициране на няколко други рецептора. Точно както има рецептори, чувствителни към топлина, има и други, които усещат студ. И все пак други, които могат да усетят натиск. Сега знаем няколко от тях, каза Дипанджан Рой, невролог от Националния център за изследване на мозъка в Манесар.

Механизмът

Човешката способност да усеща топлина или студ и налягане не се различава много от работата на многото детектори, с които сме запознати. Детектор за дим, например, изпраща аларма, когато усети дим над определен праг. По същия начин, когато нещо горещо или студено докосне тялото, топлинните рецептори позволяват преминаването на някои специфични химикали, като калциеви йони, през мембраната на нервните клетки. Това е като порта, която се отваря при много конкретна заявка. Навлизането на химикала вътре в клетката причинява малка промяна в електрическото напрежение, което се улавя от нервната система.

Има цял спектър от рецептори, които са чувствителни към различни температурни диапазони. Когато има повече топлина, повече канали се отварят, за да позволят потока на йони и мозъкът е в състояние да възприема по-висока температура. Подобни неща се случват, когато докоснем нещо изключително студено, каза Аурнаб Гоуз, невролог от Индийския институт за научно образование и изследвания в Пуна.

Гоуз каза, че тези рецептори са чувствителни не само към външно докосване, но могат да открият и промени в температурата или налягането в тялото.

Нобелова награда за физиология или медицина

Когато телесната ни температура се отклони от оптималното ниво, например, има реакция. Тялото полага усилия да се върне към оптималната или основната температура. Това се случва само защото топлинните рецептори са в състояние да усетят промяна в температурата и нервната система се опитва да възстанови това, каза той.

Но това не е всичко. Когато пикочният ни мехур е пълен, например, налягането в пикочния мехур се повишава. Тази промяна в налягането се усеща от рецепторите за налягане и се предава на нервната система, която създава този порив за облекчаване. Промените в кръвното налягане се усещат по подобен начин и се предприемат лечебни действия... Ето защо откритията на тези рецептори са толкова фундаментални за нашето разбиране за това как функционира нашето тяло, каза Гоуз.

Терапевтични последици

Пробивите във физиологията често водят до подобряване на способността за борба с болести и разстройства. Този не е по-различен. Както изтъкна Снеха Шашидхара, доктор по когнитивна невронаука, идентифицирането на тези рецептори отваря възможността за регулиране на тяхното функциониране. Например, има рецептори, които ни карат да чувстваме болка. Ако тези рецептори могат да бъдат потиснати или да станат по-малко ефективни, човекът ще почувства по-малко болка.

Хроничната болка е налице при редица заболявания и разстройства. По-рано преживяването на болката беше мистерия. Но тъй като разбираме тези рецептори все повече и повече, възможно е да придобием способността да ги регулираме по такъв начин, че болката да бъде сведена до минимум, каза тя.

Гоуз каза, че всъщност изследванията в тази област вече са в ход. Възможно е следващото поколение болкоуспокояващи да действат по този начин, каза той, добавяйки, че има и няколко други терапевтични последици, включително интервенции, които могат да бъдат полезни при лечението на заболявания като рак или диабет.

бюлетин| Кликнете, за да получите най-добрите обяснения за деня във входящата си кутия

Споделете С Приятелите Си: