Вчені Університету Мічигану, одного з провідних публічних дослідницьких університетів Сполучених Штатів, зробили визначне відкриття, розгадавши давню загадку про те, як саме нервові закінчення нашої шкіри виявляють приємний холод і передають цю інформацію до мозку. Хоча вже давно було відомо про існування сенсорів холоду, механізм їхньої дії та подальшого шляху сигналу залишався незрозумілим. Тепер дослідники вперше ідентифікували повний нейронний ланцюг, що відповідає за обробку сенсорних відчуттів прохолоди від шкіри до мозку.
Раніше вважалося, що нервові закінчення шкіри, відомі як сенсори TRPM8, можуть виявляти приємні прохолодні температури. Однак досі не було зрозуміло, яким чином ці повідомлення потрапляють до мозку, не перериваючись іншими сенсорними сигналами, такими як біль, тепло чи екстремальний холод, для подальшої обробки та усвідомлення.
Революційне дослідження та особливості виявленого шляху
У дослідженні на мишах вчені виявили, що цей нейронний ланцюг відчуває приємну прохолоду через шкіру та значно посилює сигнал у спинному мозку на шляху до мозку. За словами доктора Бо Дуана, провідного автора дослідження та доцента молекулярної, клітинної та біології розвитку в Університеті Мічигану, шкіра є найбільшим органом тіла, і вона допомагає нам відчувати навколишнє середовище, розрізняючи різні подразники. “Ще багато цікавих питань про те, як це відбувається, але ми тепер маємо один шлях для сприйняття прохолодних температур”, — додав він. “Це перший нейронний ланцюг для температурної сенсації, в якому весь шлях від шкіри до мозку був чітко ідентифікований”.
Сигнал прохолоди активується, коли шкіра піддається впливу температур близько 15-25 °C (59-77 °F). Тоді первинні сенсорні нейрони збуджуються, передаючи цю нову інформацію до спинного мозку. Саме тут унікальне посилення сигналу відіграє таку визначальну роль у цьому захопливому сенсорному ланцюзі.
Механізм передачі сигналу: від шкіри до мозку
У мишей сенсори TRPM8⁺ у шкірі “говорять” тихо у відповідь на прохолоду. Далі спінальні інтернейрони Trhr+ діють як своєрідний попередній підсилювач, який посилює цей сигнал, що стосується виключно прохолоди. Після цього проекційні нейрони Calcrl+ передають цей чистий, посилений сигнал “прохолоди” до латерального парабрахіального ядра (lPBN) — скупчення нейронів у верхній частині стовбура мозку, що відіграє визначальну роль у обробці сенсорної інформації, зокрема пов’язаної з болем, температурою, смаком та емоціями. Важливо, що цей сигнал досягає lPBN без жодних перешкод від інших повідомлень, що передають інформацію про біль, свербіж чи тепло. Коли дослідники вимкнули спінальний “попередній підсилювач”, канал прохолоди замовк.
Це відкриття було здійснено завдяки передовим методам візуалізації та електрофізіології, що дозволили спостерігати, як гризуни передають відчуття прохолодних температур від шкіри до мозку. “Ці інструменти раніше дозволили нам ідентифікувати нейронні шляхи для хімічного та механічного свербежу”, — зазначив Дуан. “Працюючи разом, команда ідентифікувала цей дуже цікавий, дуже спеціалізований шлях для відчуття прохолоди”.
Значення відкриття для людини та майбутні перспективи
Хоча відкриття зосереджене на тому, як миші відчувають приємну прохолоду, генетичне секвенування показує паралелі з біологією людини, тому вчені очікують, що ми також маємо той самий шлях від шкіри до мозку.
Тепер команда сподівається дослідити, чи має гострий холодний біль свій власний, відмінний шлях, і чи можна маніпулювати цим шляхом для полегшення медичних станів, пов’язаних з цим більш неприємним сенсорним досвідом. “Я думаю, що болісні відчуття будуть складнішими”, — сказав Дуан. “Коли ми перебуваємо в більш ризикованих ситуаціях, може бути задіяно кілька шляхів”.
Дослідники також вказали, що понад 70% пацієнтів, які проходять хіміотерапію, відчували біль від прохолодних температур. Це явище часто є симптомом периферичної нейропатії — ураження нервів, що може бути побічним ефектом деяких хіміотерапевтичних препаратів. Отже, краще розуміння цих шляхів прохолоди та холоду потенційно може надати нові способи блокування цього посиленого сигналу до мозку.
Дослідження було опубліковано у фаховому журналі Nature Communications.
