Amerykańscy naukowcy przeprowadzili serię eksperymentów i odkryli, że za potrząsanie sierścią u ssaków (na przykład psów) po jej zamoczeniu odpowiadają mechanoreceptory o niskim progu pobudzenia, posiadające niezmielinizowane włókna typu C. Włókna te są aktywowane, gdy zetkną się z receptorami, np. wody lub oleju, a następnie sygnał z nich przekazywany jest do jądra parabrachialnego mostu mózgowego, co wywołuje szybkie ruchy ciała. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Science.
Trzęsienie się jest ewolucyjnie zachowawczym zachowaniem, szeroko rozpowszechnionym wśród ssaków futerkowych. Polega na szybkim potrząsaniu głową i górną częścią ciała po kontakcie skóry pleców z wodą i innymi czynnikami drażniącymi. Pomimo powszechności takiego zachowania, neurobiologiczne mechanizmy leżące u jego podstaw pozostają praktycznie niezbadane.
Skóra ssaków unerwiona jest przez ponad 12 podtypów pierwotnych neuronów somatosensorycznych, różniących się pod względem fizjologicznym i morfologicznym. Te skórne neurony czuciowe wspólnie wykrywają i kodują szereg bodźców środowiskowych, przy czym poszczególne podtypy wykazują różne profile reakcji na bodźce. Nawet proste bodźce mechaniczne (na przykład głaskanie skóry) mogą aktywować różne podtypy receptorów mechanosensorycznych o różnych właściwościach reakcji. Otwarte pozostaje pytanie, w jaki sposób bodźce zakodowane w sygnałach somatosensorycznych przekształcają się w ośrodkowym układzie nerwowym w polecenia ruchowe.
Aby zrozumieć tę kwestię, grupa badawcza pod przewodnictwem Davida Ginty'ego (David Ginty) z Harvard Medical School przeprowadziła serię testów genetycznych, fizjologicznych i behawioralnych na myszach, ponieważ potrząsanie jest powszechną reakcją wszystkich gatunków ssaków na różne bodźce. Naukowcy uznali kroplę oleju za główny bodziec drażniący ze względu na jej niezawodność, łatwość użycia i precyzyjną kontrolę przestrzenno-czasową. Myszy były bardziej wrażliwe na krople oleju nakładane na tył szyi, a także potrząsały i drapały się bardziej aktywnie w porównaniu do myszy, u których krople oleju nakładano na dolną część pleców. Takie zachowanie może być reakcją 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 tylnego znajdującego się pod górną częścią szyi myszy. Później myszy pozbawione kanałów jonowych nie drżały po podaniu im kropli oleju lub wody, natomiast symulacja zimna nadal wywoływała drżenie.
Następnie naukowcy starali się zidentyfikować główne neurony mechanosensoryczne, odpowiedzialne za wywoływanie takiej reakcji. Eksperymenty z wizualizacją wapnia w zwojach rdzeniowych wykazały, że trzy neurony mechanoreceptorowe o niskim progu pobudzenia, w tym neurony z mechanoreceptorami o niskim progu pobudzenia i niezmielinizowane włókna C (C-LTMR). Aby sprawdzić, czy wystarczy pobudzić tylko jeden z mechanoreceptorów niskoprogowych, naukowcy stworzyli w tych neuronach kanał kationowy aktywowany światłem. Optogenetyczna stymulacja neuronów wykazała, że to C-LTMR powodował drżenie. Genetyczne usunięcie C-LTMR doprowadziło do zmniejszenia aktywności potrząsania.
Następnie naukowcy założyli, że sygnały C-LTMR są przekazywane z powierzchniowego rogu tylnego rdzenia kręgowego do bocznego jądra parabrachialnego w moście rdzenia przedłużonego za pośrednictwem neuronów rdzeniowo-rdzeniowych. Naukowcy byli przekonani, że w wyniku optogenetycznej stymulacji C-LTMR w neuronach rdzeniowo-przykręgowych zachodzi reakcja postsynaptyczna. Zahamowanie aktywności tych neuronów spowodowało ustanie drżenia. Optogenetyczna stymulacja jądra parabrachialnego również powodowała drżenie u myszy, a jej wyłączenie zmniejszyło aktywność drżenia.
Zespół Jinty uważa, że wyniki te przekonująco dowodzą istnienia szlaku neurosensorycznego odruchu drżenia. W przyszłości konieczne jest jednak potwierdzenie tej ścieżki u innych ssaków oraz opisanie sieci neuronowych jądra parabrachialnego.
O roli jądra parabrachialnego w powstawaniu świądu możesz przeczytać na naszym blogu. A o tym, ile swędzeń odróżnia nauka, można się dowiedzieć z materiału „Dlaczego swędzi”.