Forklart: Nobel for å dechiffrere vitenskapen om berøring

David Julius og Ardem Patapoutian identifiserte mekanismen som berøringsdetektorer kommuniserer med nervesystemet gjennom. Hva er implikasjonene av deres forskning for medisin?

Amerikanske forskere David Julius (venstre) og Ardem Patapoutian.

De fem sansene som mennesker oppfatter og opplever verden rundt seg gjennom er velkjente. De indre mekanismene inne i menneskekroppen som vi blir oppmerksomme på, og reagerer på, lys, lyd, lukt og smak har vært ganske godt forstått i flere tiår. Forståelsen av hvordan vi sanser gjennom berøring – oppfatningen av varmt eller kaldt, klem eller belastning eller følelsen av fysisk smerte – unngikk forskerne lenge.

Inntil David Julius og Ardem Patapoutian, som jobbet uavhengig i USA, gjorde en serie oppdagelser på slutten av 1990-tallet og begynnelsen av 2000-tallet for å finne ut berøringsdetektorene i kroppen vår og mekanismen som de kommuniserer med nervesystemet for å identifisere og reagere på. til en spesiell berøring. For sin banebrytende forskning, som fortsatt pågår, ble 66 år gamle Julius og 54 år gamle Patapoutian erklært som fellesvinnere av 2021 Nobelprisen i fysiologi på mandag.

Physiology Nobel er den første i vitenskapene som ble kunngjort. Nobelprisen i fysikk offentliggjøres på tirsdag, etterfulgt av den i kjemi dagen senere.

Sensorer

Julius og Patapoutian har blitt tildelt prisen for deres oppdagelser av reseptorer for temperatur og berøring . Enkelt sagt oppdaget de molekylære sensorer i menneskekroppen som er følsomme for varme og mekanisk trykk, og som får oss til å føle oss varme eller kalde, eller berøringen av en skarp gjenstand på huden vår.

Kunstige sensorer er kjent i dagens verden. Et termometer er en veldig vanlig temperatursensor. I et rom vil ikke et bord eller en seng kunne oppfatte endringer i temperaturen selv når de utsettes for varme, men et termometer ville det. På samme måte, i menneskekroppen, føler ikke alle molekylene varme når de blir utsatt for den. Bare veldig spesifikke proteiner gjør det, og det er deres jobb å videresende dette signalet til nervesystemet, som deretter utløser en passende respons. Forskere visste at slike sensorer måtte eksistere, men var ikke i stand til å identifisere dem før Julius oppdaget den første varmereseptoren.

Det var en veldig grunnleggende oppdagelse. Identifikasjonen av varmereseptor av Julius på slutten av 1990-tallet kom gjennom en veldig kjedelig gransking av hundrevis av gener for deres følsomhet for temperatur. I dag har vi svært effektive datamaskiner og modeller som kan redusere arbeidet, og raskere prosessen, men på den tiden var det nødvendig med mye møysommelig forskning. Den første oppdagelsen førte til identifisering av flere andre reseptorer. Akkurat som det er reseptorer som er følsomme for varme, er det andre som kan føle kulde. Og atter andre, som kan føle press. Vi kjenner nå til flere av disse, sa Dipanjan Roy, en nevroforsker ved National Brain Research Center i Manesar.

Mekanismen

gabriele corcos dob

Menneskets evne til å føle varme eller kulde og trykk er ikke veldig forskjellig fra hvordan de mange detektorene vi er kjent med fungerer. En røykvarsler, for eksempel, sender ut en alarm når den registrerer røyk over en viss terskel. På samme måte, når noe varmt eller kaldt, berører kroppen, muliggjør varmereseptorene passering av noen spesifikke kjemikalier, som kalsiumioner, gjennom membranen til nerveceller. Det er som en port som åpner seg på en veldig spesifikk forespørsel. Innføringen av kjemikaliet inne i cellen forårsaker en liten endring i elektrisk spenning, som fanges opp av nervesystemet.

Det er et helt spekter av reseptorer som er følsomme for forskjellige temperaturområder. Når det er mer varme, åpner flere kanaler seg for å tillate flyt av ioner, og hjernen er i stand til å oppfatte høyere temperatur. Lignende ting skjer når vi berører noe ekstremt kaldt, sa Aurnab Ghose, en nevroforsker ved Indian Institute of Science Education and Research i Pune.

Ghose sa at disse reseptorene var følsomme ikke bare for ytre berøring, men kunne også oppdage temperatur- eller trykkendringer inne i kroppen.

Nobel for fysiologi eller medisin

Når kroppstemperaturen vår avviker fra det optimale nivået, for eksempel, skjer det en reaksjon. Kroppen gjør en innsats for å gå tilbake til den optimale, eller kjernetemperaturen. Det skjer bare fordi varmereseptorene er i stand til å føle en endring i temperaturen, og nervesystemet prøver å gjenopprette det, sa han.

Men det er ikke alt. Når urinblæren vår er full, for eksempel, øker trykket i blæren. Denne endringen i trykket registreres av trykkreseptorene og overføres til nervesystemet som skaper denne trangen til å avlaste seg selv. Endringer i blodtrykket registreres på en lignende måte, og utbedrende handlinger igangsettes ... Det er derfor oppdagelsene av disse reseptorene er så grunnleggende for vår forståelse av hvordan kroppen vår fungerer, sa Ghose.

Terapeutiske implikasjoner

Gjennombrudd innen fysiologi har ofte resultert i en forbedring av evnen til å bekjempe sykdommer og lidelser. Denne er ikke annerledes. Som Sneha Shashidhara, en PhD i kognitiv nevrovitenskap, påpekte, åpner identifiseringen av disse reseptorene muligheten for å regulere funksjonen deres. For eksempel er det reseptorer som får oss til å føle smerte. Hvis disse reseptorene kan undertrykkes eller gjøres mindre effektive, hadde personen følt mindre smerte.

Kronisk smerte er tilstede er en rekke sykdommer og lidelser. Tidligere var smerteopplevelsen et mysterium. Men etter hvert som vi forstår disse reseptorene mer og mer, er det mulig at vi får muligheten til å regulere dem på en slik måte at smertene minimeres, sa hun.

Ghose sa at forskning på dette feltet allerede var i gang. Det er mulig at neste generasjon smertestillende midler vil fungere på denne måten, sa han, og la til at det også var flere andre terapeutiske implikasjoner, inkludert intervensjoner som kan være nyttige i behandling av sykdommer som kreft eller diabetes.

Nyhetsbrev| Klikk for å få dagens beste forklaringer i innboksen din

Del Med Vennene Dine: