Εξήγηση: Νόμπελ για την αποκρυπτογράφηση της επιστήμης της αφής

Ο David Julius και ο Ardem Patapoutian εντόπισαν τον μηχανισμό μέσω του οποίου οι ανιχνευτές αφής επικοινωνούν με το νευρικό σύστημα. Ποιες είναι οι επιπτώσεις της έρευνάς τους για την ιατρική;

Οι Αμερικανοί επιστήμονες David Julius (Αριστερά) και Ardem Patapoutian.

Οι πέντε αισθήσεις μέσω των οποίων οι άνθρωποι αντιλαμβάνονται και βιώνουν τον κόσμο γύρω τους είναι γνωστές. Οι εσωτερικοί μηχανισμοί μέσα στο ανθρώπινο σώμα μέσω των οποίων συνειδητοποιούμε και ανταποκρινόμαστε στο φως, τον ήχο, τη μυρωδιά και τη γεύση έχουν γίνει αρκετά καλά κατανοητοί εδώ και αρκετές δεκαετίες. Η κατανόηση του πώς αισθανόμαστε μέσω της αφής –η αντίληψη του ζεστού ή του κρύου, της πίεσης ή της πίεσης ή του αισθήματος του σωματικού πόνου– διέφυγε τους επιστήμονες για πολύ.

Μέχρι που ο David Julius και ο Ardem Patapoutian, που εργάζονταν ανεξάρτητα στις Ηνωμένες Πολιτείες, έκαναν μια σειρά ανακαλύψεων στα τέλη της δεκαετίας του 1990 και στις αρχές του 2000 για να καταλάβουν τους ανιχνευτές αφής στο σώμα μας και τον μηχανισμό μέσω του οποίου επικοινωνούν με το νευρικό σύστημα για να αναγνωρίσουν και να ανταποκριθούν. σε ένα συγκεκριμένο άγγιγμα. Για την πρωτοποριακή έρευνά τους, η οποία συνεχίζεται ακόμη, ο 66χρονος Julius και ο 54χρονος Patapoutian ανακηρύχθηκαν από κοινού νικητές του Βραβείου Νόμπελ Φυσιολογίας 2021 τη Δευτέρα.

Το Νόμπελ Φυσιολογίας είναι το πρώτο στις επιστήμες που ανακοινώθηκε. Το Νόμπελ Φυσικής θα ανακοινωθεί την Τρίτη και θα ακολουθήσει αυτό στη Χημεία μια μέρα αργότερα.

Αισθητήρες

Ο Julius και ο Patapoutian έχουν βραβευτεί για τις ανακαλύψεις υποδοχέων θερμοκρασίας και αφής . Με απλά λόγια, ανακάλυψαν τους μοριακούς αισθητήρες στο ανθρώπινο σώμα που είναι ευαίσθητοι στη θερμότητα και στη μηχανική πίεση και μας κάνουν να νιώθουμε ζέστη ή κρύο ή το άγγιγμα ενός αιχμηρού αντικειμένου στο δέρμα μας.

Οι τεχνητοί αισθητήρες είναι γνωστοί στον σημερινό κόσμο. Το θερμόμετρο είναι ένας πολύ κοινός αισθητήρας θερμοκρασίας. Σε ένα δωμάτιο, ένα τραπέζι ή ένα κρεβάτι δεν θα μπορούσε να αντιληφθεί τις αλλαγές στη θερμοκρασία ακόμη και όταν είναι εκτεθειμένα στη θερμότητα, αλλά ένα θερμόμετρο θα μπορούσε να αντιληφθεί. Ομοίως, στο ανθρώπινο σώμα, όλα τα μόρια δεν αισθάνονται τη θερμότητα όταν εκτίθενται σε αυτήν. Μόνο πολύ συγκεκριμένες πρωτεΐνες κάνουν, και είναι δουλειά τους να μεταδώσουν αυτό το σήμα στο νευρικό σύστημα, το οποίο στη συνέχεια ενεργοποιεί μια κατάλληλη απόκριση. Οι επιστήμονες γνώριζαν ότι τέτοιοι αισθητήρες πρέπει να υπάρχουν, αλλά δεν ήταν σε θέση να τους αναγνωρίσουν μέχρι που ο Julius ανακάλυψε τον πρώτο υποδοχέα θερμότητας.

Ήταν μια πολύ θεμελιώδης ανακάλυψη. Η αναγνώριση του υποδοχέα θερμότητας από τον Julius στα τέλη της δεκαετίας του 1990 έγινε μέσω μιας πολύ κουραστικής εξέτασης εκατοντάδων γονιδίων για την ευαισθησία τους στη θερμοκρασία. Σήμερα, έχουμε πολύ αποδοτικούς υπολογιστές και μοντέλα που μπορούν να μειώσουν την εργασία και να επιταχύνουν τη διαδικασία, αλλά εκείνες τις μέρες απαιτούνταν πολλή επίπονη έρευνα. Αυτή η πρώτη ανακάλυψη οδήγησε στην ταυτοποίηση αρκετών άλλων υποδοχέων. Ακριβώς όπως υπάρχουν υποδοχείς ευαίσθητοι στη θερμότητα, υπάρχουν και άλλοι που μπορούν να αισθανθούν το κρύο. Και άλλοι όμως, που μπορούν να αισθανθούν την πίεση. Τώρα γνωρίζουμε πολλά από αυτά, είπε ο Dipanjan Roy, νευροεπιστήμονας στο Εθνικό Κέντρο Ερευνών Εγκεφάλου στο Manesar.

Ο μηχανισμός

καθαρή αξία gary burghoff

Η ανθρώπινη ικανότητα να αισθάνεται τη θερμότητα ή το κρύο και την πίεση δεν διαφέρει πολύ από τη λειτουργία των πολλών ανιχνευτών που γνωρίζουμε. Ένας ανιχνευτής καπνού, για παράδειγμα, εκπέμπει συναγερμό όταν αισθάνεται καπνό πέρα ​​από ένα συγκεκριμένο όριο. Ομοίως, όταν κάτι ζεστό ή κρύο αγγίζει το σώμα, οι υποδοχείς θερμότητας επιτρέπουν τη διέλευση ορισμένων συγκεκριμένων χημικών ουσιών, όπως τα ιόντα ασβεστίου, μέσω της μεμβράνης των νευρικών κυττάρων. Είναι σαν μια πύλη που ανοίγει μετά από ένα πολύ συγκεκριμένο αίτημα. Η είσοδος της χημικής ουσίας στο εσωτερικό του κυττάρου προκαλεί μια μικρή αλλαγή στην ηλεκτρική τάση, η οποία συλλαμβάνεται από το νευρικό σύστημα.

Υπάρχει ένα ολόκληρο φάσμα υποδοχέων που είναι ευαίσθητοι σε διαφορετικά εύρη θερμοκρασίας. Όταν υπάρχει περισσότερη θερμότητα, ανοίγουν περισσότερα κανάλια για να επιτρέψουν τη ροή των ιόντων και ο εγκέφαλος είναι σε θέση να αντιληφθεί υψηλότερη θερμοκρασία. Παρόμοια πράγματα συμβαίνουν όταν αγγίζουμε κάτι εξαιρετικά κρύο, είπε ο Aurnab Ghose, νευροεπιστήμονας στο Ινδικό Ινστιτούτο Επιστημονικής Εκπαίδευσης και Έρευνας στο Pune.

Ο Ghose είπε ότι αυτοί οι υποδοχείς ήταν ευαίσθητοι όχι μόνο στην εξωτερική αφή, αλλά μπορούσαν να ανιχνεύσουν αλλαγές θερμοκρασίας ή πίεσης και στο εσωτερικό του σώματος.

Νόμπελ φυσιολογίας ή ιατρικής

Όταν για παράδειγμα η θερμοκρασία του σώματός μας αποκλίνει από το βέλτιστο επίπεδο, υπάρχει μια αντίδραση. Το σώμα κάνει μια προσπάθεια να επιστρέψει στη βέλτιστη, ή στον πυρήνα, θερμοκρασία. Αυτό συμβαίνει μόνο επειδή οι υποδοχείς θερμότητας είναι σε θέση να αισθανθούν μια αλλαγή στη θερμοκρασία και το νευρικό σύστημα προσπαθεί να την αποκαταστήσει, είπε.

Αλλά δεν είναι μόνο αυτό. Όταν η ουροδόχος κύστη μας είναι γεμάτη, για παράδειγμα, η πίεση στην κύστη αυξάνεται. Αυτή η αλλαγή της πίεσης γίνεται αισθητή από τους υποδοχείς πίεσης και μεταδίδεται στο νευρικό σύστημα που δημιουργεί αυτή την ώθηση για ανακούφιση. Οι αλλαγές στην αρτηριακή πίεση γίνονται αντιληπτές με παρόμοιο τρόπο και ξεκινούν διορθωτικές ενέργειες… Γι' αυτό οι ανακαλύψεις αυτών των υποδοχέων είναι τόσο θεμελιώδεις για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του σώματός μας, είπε ο Ghose.

Θεραπευτικές επιπτώσεις

Οι ανακαλύψεις στη φυσιολογία έχουν συχνά οδηγήσει σε βελτίωση της ικανότητας καταπολέμησης ασθενειών και διαταραχών. Αυτό δεν είναι διαφορετικό. Όπως τόνισε ο Sneha Shashidhara, διδάκτορας στη γνωστική νευροεπιστήμη, η αναγνώριση αυτών των υποδοχέων ανοίγει τη δυνατότητα ρύθμισης της λειτουργίας τους. Για παράδειγμα, υπάρχουν υποδοχείς που μας κάνουν να νιώθουμε πόνο. Εάν αυτοί οι υποδοχείς μπορούν να καταστείλουν ή να γίνουν λιγότερο αποτελεσματικοί, το άτομο ένιωθε λιγότερο πόνο.

Ο χρόνιος πόνος είναι παρών είναι μια σειρά από ασθένειες και διαταραχές. Νωρίτερα, η εμπειρία του πόνου ήταν ένα μυστήριο. Αλλά καθώς καταλαβαίνουμε αυτούς τους υποδοχείς όλο και περισσότερο, είναι πιθανό να αποκτήσουμε την ικανότητα να τους ρυθμίζουμε με τέτοιο τρόπο ώστε ο πόνος να ελαχιστοποιείται, είπε.

Ο Ghose είπε, στην πραγματικότητα, η έρευνα στον τομέα αυτό ήταν ήδη σε εξέλιξη. Είναι πιθανό ότι η επόμενη γενιά παυσίπονων θα λειτουργούσε με αυτόν τον τρόπο, είπε, προσθέτοντας ότι υπάρχουν και πολλές άλλες θεραπευτικές επιπτώσεις, συμπεριλαμβανομένων παρεμβάσεων που μπορεί να είναι χρήσιμες στη θεραπεία ασθενειών όπως ο καρκίνος ή ο διαβήτης.

Ενημερωτικό δελτίο| Κάντε κλικ για να λάβετε τις καλύτερες επεξηγήσεις της ημέρας στα εισερχόμενά σας

Μοιράσου Το Με Τους Φίλους Σου: