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 aktywniej niż te nakładane na dolną część pleców. Takie zachowanie może odzwierciedlać reakcję na bodźce mechaniczne lub termiczne.
Aby sprawdzić, w jaki sposób receptory mechanosensoryczne mogą odpowiadać za obserwowane zachowanie, naukowcy usunęli mechanoczuły kanał jonowy Piezo2 ze wszystkich neuronów zwoju korzenia grzbietowego pod górną częścią szyi myszy. Po tym incydencie myszy bez kanałów jonowych nie drżały po podaniu kropli oleju lub wody, ale symulacja zimna nadal wywoływała drżenie.
Następnie naukowcy próbowali zidentyfikować główne neurony mechanosensoryczne odpowiedzialne za wywoływanie takiej reakcji. Eksperymenty z wizualizacją wapnia w zwojach rdzeniowych wykazały obecność trzech neuronów mechanoreceptorów niskoprogowych, w tym neuronów z mechanoreceptorami niskoprogowymi i niezmielinizowanymi włóknami typu C (C-LTMR). Aby ustalić, czy wystarczy stymulować tylko jeden z mechanoreceptorów niskoprogowych, naukowcy wytworzyli w tych neuronach kanał kationowy aktywowany światłem. Optogenetyczna stymulacja neuronów wykazała, że to C-LTMR prowadzi do drżenia. Genetyczna delecja C-LTMR doprowadziła do zmniejszenia aktywności drżenia.
Następnie naukowcy założyli, że sygnały C-LTMR są przekazywane z powierzchownego rogu grzbietowego rdzenia kręgowego do bocznego jądra parabrachialnego w moście rdzenia przedłużonego za pośrednictwem neuronów rdzeniowo-przykręgowych. Badacze byli przekonani, że podczas optogenetycznej stymulacji C-LTMR w neuronach rdzeniowo-przykręgowych zachodzi reakcja postsynaptyczna. Zahamowanie tych neuronów prowadzi do ustania drżenia. Optogenetyczna stymulacja jądra parabrachialnego również powodowała drżenie u myszy, a jej wyłączenie zmniejszało aktywność drżenia.
Według zespołu Jinty, wyniki te przekonująco wskazują na istnienie neurosensorycznej ścieżki odruchu potrząsania. Jednak w przyszłości ścieżka ta musi zostać potwierdzona u innych ssaków, a także konieczne jest opisanie sieci neuronalnych jądra parabrachialnego.
O roli jądra parabrachialnego w powstawaniu świądu możesz przeczytać na naszym blogu. Możesz również dowiedzieć się, jak wiele rodzajów świądu rozróżnia nauka, z artykułu „Dlaczego swędzi”.
