Американські вчені провели серію експериментів і з'ясували, що низькопорогові механорецептори з немієлінізованими С-волоконами відповідають за струшування ссавців (наприклад собак) після намокання вовни. Ці волокна активуються при попаданні на рецептори, наприклад, води або олії, а потім сигнал від них передається в парабрахіальне ядро моста головного мозку, яке запускає швидкі рухи тілом. Результати опубліковані у журналі Science.
Струшування - це еволюційно-консервативна поведінка, широко поширена у ссавців з вовною. Воно складається із швидких похитвань головою та верхньою частиною тулуба після попадання на шкіру спини води та інших подразників. Незважаючи на поширеність такої поведінки, нейробіологічні механізми, що лежать у його основі, залишаються практично невивченими.
Шкіру ссавців іннервують понад 12 фізіологічно та морфологічно різних підтипів первинних соматосенсорних нейронів. Ці шкірні сенсорні нейрони колективно виявляють та кодують ряд подразників навколишнього середовища, причому окремі підтипи демонструють різні профілі реакції на стимул. Навіть прості механічні подразники (наприклад, погладжування шкіри) можуть активувати кілька підтипів механосенсорних рецепторів з різними властивостями реагування. І питання про те, як вплив подразників, закодований в соматосенсорні сигнали, перетворюються в центральній нервовій системі на моторні команди, залишається відкритим.
Щоб розібратися в цьому питанні, дослідницька група під керівництвом Девіда Джинті (David Ginty) з Гарвардської медичної школи провела низку генетичних, фізіологічних та поведінкових тестів на мишах, оскільки струшування поширене у всіх видів ссавців у відповідь на різні подразники. Вчені використовували як основний подразнюючий стимул краплю олії через її надійність, простоту застосування і точного просторово-часового контролю. Миші були більш чутливі до крапель олії, нанесених на задню частину шиї, і активніше струшувалися і чухали порівняно з краплями олії, нанесеними на нижню частину спини. Така поведінка може відбивати реакцію на механічні чи теплові подразники.
Щоб перевірити, наскільки механосенсорні рецептори можуть бути відповідальні за поведінку, що спостерігається, вчені видалили механочутливий іонний канал Piezo2 у всіх нейронах дорсального кореневого ганглія під верхньою частиною шийного відділу тіла мишей. Після цього миші без іонних каналів не струшувалися при нанесенні імітація все ж таки запускала тряску.
Потім дослідники спробували ідентифікувати первинні механосенсорні нейрони, які відповідають за запуск такої реакції. чи достатньо стимулювати лише один з низькопорогові механорецептори, вчені експресували активований світлом катіонний канал в цих нейронах Оптогенетична стимуляція нейронів показала, що саме C-LTMR призводили до струшування.
Після цього вчені припустили, що сигнали від C-LTMR передаються від поверхневого дорсального рогу спинного позгу до латерального парабрахіального ядра в мосту довгастого мозку через спинопарабрахіальні нейрони. Дослідники переконалися, що при оптогенетичній стимуляції C-LTMR у спинопарабрахіальних нейронах виникає постсинаптична реакція. Інгібування цих нейронів призводило до скасування трясіння. Оптогенетична стимуляція парабрахіального ядра також призводила до трясіння мишей, яке відключення — до зниження активності тряски.
На думку команди Джинті, ці результати переконливо свідчать про нейросенсорний шлях рефлексу струшування. Однак надалі цей шлях має бути підтверджено в інших ссавців, а також необхідно описати нейронні мережі парабрахіального ядра.
Про те, яку роль парабрахіальне ядро грає у формуванні сверблячки, можна прочитати в нашому блозі. А дізнатися, скільки сверблячок розрізняє наука, можна з матеріалу «Чому свербить».