Útskýrt: Nóbel fyrir að ráða vísindin um snertingu

David Julius og Ardem Patapoutian greindu hvernig snertiskynjarar hafa samskipti við taugakerfið. Hvaða áhrif hafa rannsóknir þeirra fyrir læknisfræði?

Bandarísku vísindamennirnir David Julius (vinstri) og Ardem Patapoutian.

Skilfærin fimm sem manneskjur skynja og upplifa heiminn í kringum sig eru vel þekkt. Innri kerfi mannslíkamans sem við verðum meðvituð um og bregðumst við ljós, hljóð, lykt og bragð hefur verið nokkuð vel þekkt í nokkra áratugi. Skilningur á því hvernig við skynjum með snertingu – skynjun á heitu eða köldu, kreisti eða álagi eða tilfinningu fyrir líkamlegum sársauka – fór lengi framhjá vísindamönnum.

Þangað til David Julius og Ardem Patapoutian, sem unnu sjálfstætt í Bandaríkjunum, gerðu röð uppgötvana seint á tíunda áratug síðustu aldar til að finna út snertiskynjara í líkama okkar og hvernig þeir hafa samskipti við taugakerfið til að bera kennsl á og bregðast við. við ákveðna snertingu. Fyrir tímamótarannsóknir sínar, sem eru enn í gangi, voru 66 ára Julius og 54 ára Patapoutian lýstir sameiginlegir sigurvegarar Nóbelsverðlaunanna í lífeðlisfræði árið 2021 á mánudag.

Lífeðlisfræðinóbelinn er sá fyrsti í vísindum sem tilkynntur er. Tilkynnt verður um Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði á þriðjudag og síðan verðlaunin í efnafræði degi síðar.

Skynjarar

Julius og Patapoutian hafa hlotið verðlaunin fyrir uppgötvun þeirra á viðtökum fyrir hitastig og snertingu . Einfaldlega sagt, þeir uppgötvuðu sameindaskynjara í mannslíkamanum sem eru viðkvæmir fyrir hita og vélrænum þrýstingi og láta okkur líða heitt eða kalt, eða snertingu skarps hlutar á húð okkar.

Gerviskynjarar eru kunnuglegir í heiminum í dag. Hitamælir er mjög algengur hitaskynjari. Í herbergi myndi borð eða rúm ekki geta skynjað breytingar á hitastigi jafnvel þegar þau verða fyrir hita, en hitamælir myndi gera það. Á sama hátt, í mannslíkamanum, skynja allar sameindirnar ekki hita þegar þær verða fyrir honum. Aðeins mjög sértæk prótein gera það og það er þeirra hlutverk að senda þetta merki til taugakerfisins, sem síðan kallar fram viðeigandi viðbrögð. Vísindamenn vissu að slíkir skynjarar hljóta að vera til, en gátu ekki greint þá fyrr en Júlíus uppgötvaði fyrsta varmaviðtakann.

Þetta var mjög grundvallaruppgötvun. Að bera kennsl á hitaviðtaka af Julius seint á tíunda áratugnum kom í gegnum mjög leiðinlega athugun á hundruðum gena fyrir næmi þeirra fyrir hitastigi. Í dag erum við með mjög hagkvæmar tölvur og gerðir sem geta dregið úr vinnunni og hraðað ferlinu, en í þá daga þurfti miklar vandaðar rannsóknir. Sú fyrsta uppgötvun leiddi til auðkenningar á nokkrum öðrum viðtökum. Rétt eins og það eru viðtakar sem eru viðkvæmir fyrir hita, þá eru aðrir sem geta skynjað kulda. Og enn aðrir, sem geta skynjað þrýsting. Við þekkjum nú nokkra slíka, sagði Dipanjan Roy, taugavísindamaður við National Brain Research Center í Manesar.

Vélbúnaðurinn

Hæfni mannsins til að skynja hita, eða kulda, og þrýsting er ekki mjög frábrugðin virkni þeirra fjölmörgu skynjara sem við þekkjum. Reykskynjari sendir til dæmis frá sér viðvörun þegar hann skynjar reyk yfir ákveðinn þröskuld. Á sama hátt, þegar eitthvað heitt eða kalt, snertir líkamann, gera hitaviðtakarnir kleift að fara nokkur ákveðin efni, eins og kalsíumjónir, í gegnum himnu taugafrumna. Það er eins og hlið sem opnast við mjög sérstaka beiðni. Innkoma efnisins inn í frumuna veldur lítilli breytingu á rafspennu sem taugakerfið tekur upp.

Það er heilt litróf af viðtökum sem eru viðkvæmir fyrir mismunandi hitastigi. Þegar það er meiri hiti opnast fleiri rásir til að leyfa flæði jóna og heilinn er fær um að skynja hærra hitastig. Svipaðir hlutir gerast þegar við snertum eitthvað mjög kalt, sagði Aurnab Ghose, taugavísindamaður við Indian Institute of Science Education and Research í Pune.

Ghose sagði að þessir viðtakar væru ekki bara viðkvæmir fyrir utanaðkomandi snertingu, heldur gætu þeir greint hita- eða þrýstingsbreytingar inni í líkamanum.

Nóbel fyrir lífeðlisfræði eða læknisfræði

Þegar líkamshiti okkar víkur frá kjörstigi, til dæmis, verða viðbrögð. Líkaminn gerir tilraun til að fara aftur í besta, eða kjarna, hitastig. Það gerist aðeins vegna þess að hitaviðtakarnir geta skynjað hitabreytingu og taugakerfið reynir að endurheimta það, sagði hann.

En það er ekki allt. Þegar þvagblöðran okkar er full, til dæmis, eykst þrýstingurinn í þvagblöðrunni. Þessi þrýstingsbreyting skynjast af þrýstingsviðtökum og er send til taugakerfisins sem skapar þessa löngun til að létta sjálfan sig. Breytingar á blóðþrýstingi skynjast á svipaðan hátt og úrbótaaðgerðir hafist... Þess vegna eru uppgötvanir þessara viðtaka svo grundvallaratriði fyrir skilning okkar á því hvernig líkami okkar virkar, sagði Ghose.

Meðferðaráhrif

Byltingarkennd í lífeðlisfræði hefur oft skilað sér í bættri hæfni til að berjast gegn sjúkdómum og kvilla. Þessi er ekkert öðruvísi. Eins og Sneha Shashidhara, doktor í vitsmunalegum taugavísindum, benti á, opnar auðkenning þessara viðtaka möguleika á að stjórna starfsemi þeirra. Til dæmis eru viðtakar sem láta okkur finna fyrir sársauka. Ef þessir viðtakar geta bælt eða gert minna árangursríka, hafði viðkomandi fundið fyrir minni sársauka.

Langvarandi sársauki er til staðar er fjöldi sjúkdóma og kvilla. Áður fyrr var upplifun sársauka ráðgáta. En eftir því sem við skiljum þessa viðtaka meira og meira, er mögulegt að við öðlumst getu til að stjórna þeim á þann hátt að sársauki sé lágmarkaður, sagði hún.

Ghose sagði reyndar að rannsóknir á þessu sviði væru þegar hafnar. Það er mögulegt að næsta kynslóð verkjalyfja myndi virka á þennan hátt, sagði hann, og bætti við að það væru líka nokkrar aðrar lækningalegar afleiðingar, þar á meðal inngrip sem gætu verið gagnleg við meðferð sjúkdóma eins og krabbameins eða sykursýki.

Fréttabréf| Smelltu til að fá bestu útskýringar dagsins í pósthólfið þitt

Deildu Með Vinum Þínum: