Amerykańscy naukowcy przeprowadzili serię eksperymentów i odkryli, że niskoprogowe mechanoreceptory z niezmielinizowanymi włóknami typu C odpowiadają za drżenie u ssaków (na przykład psów) po zmoczeniu wełny. Włókna te są aktywowane, gdy zetkną się z receptorami, na przykład wodą lub olejem, a następnie sygnał z nich jest przekazywany do jądra parabrachialnego mostu mózgu, co powoduje gwałtowne ruchy ciała. Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Science”.
Trzęsienie się to ewolucyjnie zachowawcze zachowanie, powszechne u ssaków futerkowych. Polega ono na szybkim potrząsaniu głową i górną częścią ciała po zetknięciu się wody i innych czynników drażniących ze skórą grzbietu. Pomimo powszechności tego zachowania, neurobiologiczne mechanizmy leżące u jego podstaw pozostają praktycznie niezbadane.
Skóra ssaków jest unerwiona przez ponad 12 fizjologicznie i morfologicznie zróżnicowanych podtypów pierwotnych neuronów somatosensorycznych. Te skórne neurony czuciowe wspólnie wykrywają i kodują szereg bodźców środowiskowych, a poszczególne podtypy wykazują różne profile reakcji na bodźce. Nawet proste bodźce mechaniczne (na przykład głaskanie skóry) mogą aktywować kilka podtypów receptorów mechanosensorycznych o różnych właściwościach reakcji. Otwarte pozostaje pytanie, w jaki sposób wpływ bodźców kodowanych w sygnałach somatosensorycznych jest przekształcany w ośrodkowym układzie nerwowym w polecenia ruchowe.
Aby zrozumieć to zagadnienie, grupa badawcza pod kierownictwem Davida Ginty'ego (David Ginty) z Harvard Medical School przeprowadziła serię testów genetycznych, fizjologicznych i behawioralnych na myszach, ponieważ drżenie jest powszechne u wszystkich gatunków ssaków w odpowiedzi na różnorodne bodźce. Naukowcy wykorzystali kroplę oleju jako główny bodziec drażniący ze względu na jego niezawodność, łatwość użycia i precyzyjną kontrolę przestrzenno-czasową. Myszy były bardziej wrażliwe na krople oleju nakładane na kark oraz potrząsały i drapały się bardziej aktywnie niż te nakładane na dolną część pleców. Takie zachowanie może odzwierciedlać reakcję na bodźce mechaniczne lub termiczne.
Чтобы проверить, насколько механосенсорные рецепторы могут быть ответственны за наблюдаемое поведение, ученые удалили механочувствительный ионный канал Piezo2 во всех нейронах дорсального корневого ганглия под верхней частью шейного отдела тела мышей. После этого мыши без ионных каналов не встряхивались при нанесении капли масла или воды, но холодовая имитация все же запускала тряску.
Затем исследователи попытались идентифицировать первичные механосенсорные нейроны, которые отвечают за запуск такогой реакции. Эксперименты с кальциевой визуализацией спинальных ганглиев показали, что три низкопороговых механорецепторных нейронов, в том числе нейроны с низкопороговыми механорецепторами и немиелинизированными С-волоконами (C-LTMR). Чтобы определить, достаточно ли стимулировать только один из низкопороговых механорецепторов, ученые экспрессировали активируемый светом катионный канал в этих нейронах. Оптогенетическая стимуляция нейронов показала, что именно C-LTMR приводили к встряхиванию. Генетическое удаление C-LTMR приводило к снижению активности тряски.
После этого ученые предположили, что сигналы от C-LTMR передаются от поверхностного дорсального рога спинного позга к латеральному парабрахиальному ядру в мосту продолговатого мозга через спинопарабрахиальные нейроны. Исследователи убедились, что при оптогенетической стимуляции C-LTMR в спинопарабрахиальных нейронах возникает постсинаптическая реакция. Ингибирование этих нейронов приводило к отмене тряски. Оптогенетическая стимуляция парабрахиального ядра также приводила к тряске мышей, а его отключение — к снижению активности тряски.
По мнению команды Джинти, эти результаты убедительно показывают нейросенсорный путь рефлекса встряхивания. Однако в дальнейшем этот путь предстоит подтвердить у других млекопитающих, а также необходимо описать нейронные сети парабрахиального ядра.
О том, какую роль парабрахиальное ядро играет в формировании зуда, можно прочитать в нашем блоге. А узнать, сколько зудов различает наука, можно из материала «Почему чешется».
