Selitys: Nobel kosketustieteen tulkinnasta

David Julius ja Ardem Patapoutian tunnistivat mekanismin, jolla kosketusilmaisimet kommunikoivat hermoston kanssa. Mitä vaikutuksia heidän tutkimuksellaan on lääketieteeseen?

Amerikkalaiset tiedemiehet David Julius (vasemmalla) ja Ardem Patapoutian.

Viisi aistia, joiden kautta ihminen havaitsee ja kokee ympäröivän maailman, tunnetaan hyvin. Ihmiskehon sisäiset mekanismit, joiden kautta tulemme tietoisiksi valosta, äänestä, hajusta ja mausta ja reagoimme niihin, ovat olleet melko hyvin ymmärrettyjä useiden vuosikymmenien ajan. Ymmärrys siitä, miten aistimme kosketuksen kautta – kuuman tai kylmän, puristuksen tai jännityksen tai fyysisen kivun tunteen – vältti tiedemiehiltä pitkään.

Kunnes David Julius ja Ardem Patapoutian, jotka työskentelivät itsenäisesti Yhdysvalloissa, tekivät 1990-luvun lopulla ja 2000-luvun alussa joukon löytöjä selvittääkseen kehomme kosketustunnistimet ja mekanismin, jolla ne kommunikoivat hermoston kanssa tunnistaakseen ja vastatakseen. tiettyyn kosketukseen. Mullistavasta tutkimuksestaan, joka jatkuu edelleen, 66-vuotias Julius ja 54-vuotias Patapoutian julistettiin maanantaina vuoden 2021 fysiologian Nobel-palkinnon voittajiksi.

Fysiologian Nobel on ensimmäinen tieteellinen palkinto, joka julkistettiin. Fysiikan Nobel julkistetaan tiistaina ja kemian palkinto päivää myöhemmin.

Anturit

Julius ja Patapoutian ovat saaneet palkinnon lämpö- ja kosketusreseptorien löydöstään . Yksinkertaisesti sanottuna he löysivät ihmiskehossa molekyylisensorit, jotka ovat herkkiä lämmölle ja mekaaniselle paineelle ja saavat meidät tuntemaan olomme kuumaksi tai kylmäksi tai terävän esineen kosketukseen ihollamme.

Keinotekoiset anturit ovat tuttuja nykymaailmassa. Lämpömittari on hyvin yleinen lämpötila-anturi. Huoneessa pöytä tai sänky ei pystyisi havaitsemaan lämpötilan muutoksia edes altistuessaan lämmölle, mutta lämpömittari sen sijaan. Samoin ihmiskehossa kaikki molekyylit eivät tunne lämpöä, kun ne altistuvat sille. Vain hyvin spesifiset proteiinit tekevät niin, ja heidän tehtävänsä on välittää tämä signaali hermostoon, joka sitten laukaisee asianmukaisen vasteen. Tiedemiehet tiesivät, että tällaisia ​​antureita täytyy olla, mutta he eivät kyenneet tunnistamaan niitä ennen kuin Julius löysi ensimmäisen lämpöreseptorin.

Se oli hyvin perustavanlaatuinen löytö. Julius tunnistaa lämpöreseptorin 1990-luvun lopulla, kun satoja geenejä tarkasteltiin erittäin ikävästi niiden lämpötilaherkkyyden suhteen. Nykyään meillä on erittäin tehokkaita tietokoneita ja malleja, jotka voivat vähentää työtä ja nopeuttaa prosessia, mutta siihen aikaan vaadittiin paljon huolellista tutkimusta. Tämä ensimmäinen löytö johti useiden muiden reseptoreiden tunnistamiseen. Aivan kuten on reseptoreita, jotka ovat herkkiä lämmölle, on myös muita, jotka voivat aistia kylmyyttä. Ja vielä muut, jotka voivat tuntea painetta. Tiedämme nyt useita näistä, sanoi Manesarissa sijaitsevan National Brain Research Centerin neurotieteilijä Dipanjan Roy.

Mekanismi

Ihmisen kyky aistia lämpöä tai kylmää ja painetta ei eroa kovinkaan paljon monien meille tuttujen ilmaisimien toiminnasta. Esimerkiksi palovaroitin antaa hälytyksen, kun se havaitsee savua tietyn kynnyksen yli. Vastaavasti, kun jotain kuumaa tai kylmää koskettaa kehoa, lämpöreseptorit mahdollistavat tiettyjen kemikaalien, kuten kalsiumionien, kulkemisen hermosolujen kalvon läpi. Se on kuin portti, joka avautuu hyvin erityiseen pyyntöön. Kemikaalin pääsy solun sisään aiheuttaa pienen muutoksen sähköjännitteessä, jonka hermosto ottaa vastaan.

On olemassa koko kirjo reseptoreita, jotka ovat herkkiä erilaisille lämpötila-alueille. Kun lämpöä on enemmän, enemmän kanavia avautuu mahdollistamaan ionien virtaus ja aivot pystyvät havaitsemaan korkeamman lämpötilan. Samanlaisia ​​asioita tapahtuu, kun kosketamme jotain erittäin kylmää, sanoi Aurnab Ghose, Punen Intian tiedekasvatuksen ja tutkimuksen instituutin neurotieteilijä.

Ghose sanoi, että nämä reseptorit eivät olleet herkkiä vain ulkoiselle kosketukselle, vaan pystyivät havaitsemaan lämpötilan tai paineen muutokset myös kehon sisällä.

Nobel fysiologialle tai lääketieteelle

Kun kehomme lämpötila esimerkiksi poikkeaa optimaalisesta tasosta, tapahtuu reaktio. Keho yrittää palata optimaaliseen eli ydinlämpötilaan. Se tapahtuu vain siksi, että lämpöreseptorit pystyvät aistimaan lämpötilan muutoksen, ja hermosto yrittää palauttaa sen, hän sanoi.

Mutta siinä ei vielä kaikki. Kun esimerkiksi virtsarakkomme on täynnä, virtsarakon paine kasvaa. Painereseptorit havaitsevat tämän paineen muutoksen ja välittävät sen hermostoon, mikä luo halun lievittää itseään. Verenpaineen muutokset havaitaan samalla tavalla ja korjaavat toimet käynnistetään… Siksi näiden reseptorien löydöt ovat niin perustavanlaatuisia ymmärryksemme kannalta, kuinka kehomme toimii, Ghose sanoi.

Terapeuttiset vaikutukset

Fysiologian läpimurrot ovat usein parantaneet kykyä torjua sairauksia ja häiriöitä. Tämä ei ole erilainen. Kuten kognitiivisen neurotieteen tohtori Sneha Shashidhara huomautti, näiden reseptorien tunnistaminen avaa mahdollisuuden säädellä niiden toimintaa. Esimerkiksi on olemassa reseptoreita, jotka saavat meidät tuntemaan kipua. Jos nämä reseptorit voivat tukahduttaa tai tehdä vähemmän tehokkaita, henkilö tunsi vähemmän kipua.

Krooninen kipu on läsnä on useita sairauksia ja häiriöitä. Aiemmin kivun kokemus oli mysteeri. Mutta kun ymmärrämme näitä reseptoreita yhä enemmän, on mahdollista, että saamme kyvyn säädellä niitä siten, että kipu on minimoitu, hän sanoi.

Ghose sanoi, että itse asiassa tutkimus tällä alalla oli jo käynnissä. On mahdollista, että seuraavan sukupolven kipulääkkeet toimisivat tällä tavalla, hän sanoi ja lisäsi, että sillä on myös useita muita terapeuttisia vaikutuksia, mukaan lukien interventiot, jotka saattavat olla hyödyllisiä sairauksien, kuten syövän tai diabeteksen, hoidossa.

Uutiskirje| Napsauta saadaksesi päivän parhaat selitykset postilaatikkoosi

Jaa Ystäviesi Kanssa: