Vysvetlené: Nobelova cena za rozlúštenie vedy o dotyku

David Julius a Ardem Patapoutian identifikovali mechanizmus, prostredníctvom ktorého dotykové detektory komunikujú s nervovým systémom. Aké sú dôsledky ich výskumu pre medicínu?

Americkí vedci David Julius (vľavo) a Ardem Patapoutian.

Je dobre známych päť zmyslov, ktorými ľudia vnímajú a prežívajú svet okolo seba. Vnútorné mechanizmy v ľudskom tele, prostredníctvom ktorých si uvedomujeme a reagujeme na svetlo, zvuk, vôňu a chuť, sú už niekoľko desaťročí pomerne dobre známe. Pochopenie toho, ako vnímame dotykom – vnímanie tepla alebo chladu, stlačenia alebo napätia alebo pocit fyzickej bolesti – vedcom dlho unikalo.

Až kým David Julius a Ardem Patapoutian, pracujúci nezávisle v Spojených štátoch, koncom 90-tych a začiatkom 2000-tych rokov urobili sériu objavov, aby zistili dotykové detektory v našom tele a mechanizmus, prostredníctvom ktorého komunikujú s nervovým systémom, aby identifikovali a reagovali na konkrétny dotyk. Za ich prelomový výskum, ktorý stále pokračuje, boli v pondelok 66-ročný Július a 54-ročný Patapoutian vyhlásení za spoločných držiteľov Nobelovej ceny za fyziológiu za rok 2021.

Nobelova cena za fyziológiu je prvá, ktorá bola oznámená v oblasti vied. Nobelovu cenu za fyziku vyhlásia v utorok, o deň neskôr za chémiu.

Senzory

Cenu získali Július a Patapoutian za objavy receptorov pre teplotu a dotyk . Jednoducho povedané, objavili molekulárne senzory v ľudskom tele, ktoré sú citlivé na teplo a na mechanický tlak a spôsobujú, že cítime teplo alebo chlad alebo dotyk ostrého predmetu na koži.

Umelé senzory sú v dnešnom svete známe. Teplomer je veľmi bežný snímač teploty. V miestnosti by stôl či posteľ nedokázali vnímať zmeny teplôt ani vtedy, keď sú vystavené teplu, ale teplomer áno. Podobne v ľudskom tele všetky molekuly nevnímajú teplo, keď sú mu vystavené. Robia to len veľmi špecifické proteíny a ich úlohou je odovzdať tento signál nervovej sústave, ktorá potom spustí vhodnú reakciu. Vedci vedeli, že takéto senzory musia existovať, no nedokázali ich identifikovať, kým Julius neobjavil prvý tepelný receptor.

Bol to veľmi zásadný objav. Identifikácia tepelného receptora Juliusom na konci 90. rokov prešla veľmi únavným skúmaním stoviek génov na ich citlivosť na teplotu. Dnes máme veľmi efektívne počítače a modely, ktoré môžu znížiť prácu a urýchliť proces, ale v tých časoch bolo potrebné veľa starostlivého výskumu. Tento prvý objav viedol k identifikácii niekoľkých ďalších receptorov. Rovnako ako existujú receptory citlivé na teplo, existujú aj iné, ktoré dokážu cítiť chlad. A ešte iní, ktorí môžu cítiť tlak. Teraz ich poznáme niekoľko, povedal Dipanjan Roy, neurológ z Národného centra pre výskum mozgu v Manesare.

Mechanizmus

Ľudská schopnosť vnímať teplo, chlad a tlak sa veľmi nelíši od fungovania mnohých detektorov, ktoré poznáme. Napríklad detektor dymu vyšle poplach, keď zaznamená dym presahujúci určitú hranicu. Podobne, keď sa niečo horúce alebo studené dotkne tela, tepelné receptory umožňujú prechod niektorých špecifických chemikálií, ako sú ióny vápnika, cez membránu nervových buniek. Je to ako brána, ktorá sa otvára na veľmi špecifickú požiadavku. Vstup chemikálie do bunky spôsobí malú zmenu elektrického napätia, ktoré zachytí nervový systém.

Existuje celé spektrum receptorov, ktoré sú citlivé na rôzne rozsahy teplôt. Keď je viac tepla, otvára sa viac kanálov, ktoré umožňujú prúdenie iónov, a mozog je schopný vnímať vyššiu teplotu. Podobné veci sa dejú, keď sa dotkneme niečoho extrémne studeného, ​​povedal Aurnab Ghose, neurovedec z Indického inštitútu vedeckého vzdelávania a výskumu v Pune.

Ghose povedal, že tieto receptory sú citlivé nielen na vonkajší dotyk, ale dokážu detekovať aj zmeny teploty alebo tlaku vo vnútri tela.

Nobelova cena za fyziológiu alebo medicínu

Keď sa napríklad naša telesná teplota odchýli od optimálnej úrovne, dôjde k reakcii. Telo sa snaží vrátiť k optimálnej alebo základnej teplote. To sa deje len preto, že tepelné receptory sú schopné zaznamenať zmenu teploty a nervový systém sa to snaží obnoviť, povedal.

To však nie je všetko. Keď je napríklad náš močový mechúr plný, zvyšuje sa tlak v močovom mechúre. Táto zmena tlaku je snímaná tlakovými receptormi a prenášaná do nervového systému, ktorý vytvára túto túžbu uľaviť si. Zmeny krvného tlaku sú vnímané podobným spôsobom a sú iniciované nápravné opatrenia... Preto sú objavy týchto receptorov také zásadné pre naše pochopenie toho, ako funguje naše telo, povedal Ghose.

Terapeutické dôsledky

Prelomy vo fyziológii často viedli k zlepšeniu schopnosti bojovať proti chorobám a poruchám. Ani tento nie je iný. Ako zdôraznila doktorka kognitívnej neurovedy Sneha Shashidhara, identifikácia týchto receptorov otvára možnosť regulácie ich fungovania. Napríklad existujú receptory, vďaka ktorým cítime bolesť. Ak môžu tieto receptory potlačiť alebo znížiť účinnosť, osoba bude cítiť menej bolesti.

Chronická bolesť je prítomná v množstve chorôb a porúch. Predtým bola skúsenosť s bolesťou záhadou. Ale keďže týmto receptorom čoraz viac rozumieme, je možné, že získame schopnosť ich regulovať takým spôsobom, že bolesť bude minimalizovaná, povedala.

Ghose povedal, že výskum v tejto oblasti už prebieha. Je možné, že budúca generácia liekov proti bolesti bude fungovať týmto spôsobom, povedal a dodal, že existuje aj niekoľko ďalších terapeutických dôsledkov, vrátane intervencií, ktoré môžu byť užitočné pri liečbe chorôb, ako je rakovina alebo cukrovka.

Newsletter| Kliknutím dostanete do doručenej pošty najlepšie vysvetlivky dňa

Zdieľajte So Svojimi Priateľmi: