Naukowcy odkryli, jak odróżniamy ciepło od zimna. Wyniki podważają dotychczasowe ustalenia
Zamiast dwóch oddzielnych populacji komórek - „czujników ciepła” i „czujników chłodu” - układ nerwowy wykorzystuje jedną grupę neuronów , które sygnalizują zarówno ochłodzenie, jak i ocieplenie skóry.
Przełomowy eksperyment naukowców
Jak wyjaśnia dr Bokiniec, który obecnie pracuje w Queensland Brain Institute, komórki wrażliwe na temperaturę reagują na chłodzenie poprzez zwiększenie swojej aktywności, natomiast w przypadku ocieplenia ich aktywność po prostu się zmniejsza. Oznacza to, że te same komórki mogą przekazywać informacje o obu kierunkach zmian temperatury. Naukowcy wykazali również, że te komórki reagują na rzeczywistą temperaturę skóry, a nie tylko na to, jak bardzo się ona zmieniła.
Aby uzyskać tak szczegółowe dane, naukowcy opracowali nowatorską metodę obrazowania setek komórek nerwowych w zwojach czuciowych kręgosłupa u żywych , czuwających myszy. Podczas eksperymentów delikatnie ogrzewano i schładzano łapy zwierząt, a aktywność poszczególnych neuronów rejestrowano za pomocą mikroskopii dwufotonowej. Dla potwierdzenia wyników, badania powtórzono również na zwierzętach poddanych znieczuleniu, co wykluczyło wpływ środków anestetycznych na uzyskane rezultaty.
Kluczowy etap eksperymentu
Kluczowym etapem eksperymentów było selektywne blokowanie oraz aktywowanie kanałów jonowych wrażliwych na temperaturę. Szczególną uwagę poświęcono białku TRPM8 , które od dawna uznawane jest za główny czujnik chłodu w organizmie. Zablokowanie tego białka całkowicie wyeliminowało zarówno reakcję na chłodzenie, jak i osłabienie aktywności neuronów podczas ogrzewania. Wyniki te wskazują, że jeden molekularny czujnik może generować sygnały zarówno chłodu, jak i ciepła , co kwestionuje tradycyjne przekonanie o konieczności istnienia oddzielnych receptorów dla każdego z tych bodźców.
Zespół badawczy opracował również komputerowy model, który pozwolił przetestować nową hipotezę. Okazało się, że zmiany aktywności TRPM8 wystarczają, by odtworzyć różne wzorce odpowiedzi neuronów zaobserwowane podczas eksperymentów. To dodatkowo potwierdza, że jeden typ komórek nerwowych może być odpowiedzialny za przekazywanie informacji zarówno o chłodzie, jak i cieple.
Prawidłowe odczuwanie temperatury jest niezbędne w codziennym życiu, ale bywa zaburzone w wielu schorzeniach, takich jak neuropatia cukrzycowa, ból neuropatyczny, uszkodzenia nerwów wywołane chemioterapią czy choroby powodujące nadwrażliwość na zimno. Zrozumienie, jak działa zdrowy mechanizm czucia temperatury, jest kluczowe dla wyjaśnienia, co dzieje się w przypadku tych zaburzeń. Naukowcy zapowiadają, że kolejnym krokiem będzie zbadanie, w jaki sposób sygnały dotyczące temperatury są przetwarzane w rdzeniu kręgowym zwierząt, jak kodowane są bodźce bólowe oraz czy te same zasady obowiązują u ludzi.
Odkrycie to otwiera nowe możliwości dla opracowania skuteczniejszych metod leczenia bólu oraz zaburzeń czucia. Może też przyczynić się do rozwoju innowacyjnych personalizowanych terapii, które będą precyzyjniej odpowiadały na potrzeby pacjentów z problemami neurologicznymi.