Forklaret: Nobel for at dechifrere videnskaben om berøring

David Julius og Ardem Patapoutian identificerede mekanismen, hvorigennem berøringsdetektorer kommunikerer med nervesystemet. Hvad er konsekvenserne af deres forskning for medicin?

Amerikanske videnskabsmænd David Julius (venstre) og Ardem Patapoutian.

De fem sanser, gennem hvilke mennesker opfatter og oplever verden omkring dem, er velkendte. De indre mekanismer inde i den menneskelige krop, hvorigennem vi bliver opmærksomme på og reagerer på lys, lyd, lugt og smag, har været ret velforstået i flere årtier. Forståelsen af, hvordan vi sanser gennem berøring – opfattelsen af ​​varmt eller koldt, klem eller belastning eller følelsen af ​​fysisk smerte – undgik længe forskerne.

Indtil David Julius og Ardem Patapoutian, der arbejdede uafhængigt i USA, gjorde en række opdagelser i slutningen af ​​1990'erne og begyndelsen af ​​2000'erne for at finde ud af berøringsdetektorerne i vores krop og den mekanisme, hvorigennem de kommunikerer med nervesystemet for at identificere og reagere. til en bestemt berøring. For deres banebrydende forskning, som stadig fortsætter, blev den 66-årige Julius og den 54-årige Patapoutian mandag erklæret fælles vindere af Nobelprisen i fysiologi i 2021.

Fysiologi Nobel er den første inden for videnskab, der bliver annonceret. Nobelprisen i fysik offentliggøres på tirsdag, efterfulgt af prisen i kemi dagen senere.

Sensorer

Julius og Patapoutian er blevet tildelt prisen for deres opdagelser af receptorer for temperatur og berøring . Kort sagt opdagede de de molekylære sensorer i den menneskelige krop, der er følsomme over for varme og mekanisk tryk, og som får os til at føle os varme eller kolde eller berøring af en skarp genstand på vores hud.

Kunstige sensorer er velkendte i dagens verden. Et termometer er en meget almindelig temperaturføler. I et rum vil et bord eller en seng ikke være i stand til at opfatte ændringer i temperatur, selv når de udsættes for varme, men et termometer ville. På samme måde, i den menneskelige krop, føler alle molekylerne ikke varme, når de udsættes for det. Kun meget specifikke proteiner gør, og det er deres opgave at videresende dette signal til nervesystemet, som så udløser en passende reaktion. Forskere vidste, at sådanne sensorer måtte eksistere, men var ikke i stand til at identificere dem, før Julius opdagede den første varmereceptor.

Det var en meget grundlæggende opdagelse. Identifikationen af ​​varmereceptoren af ​​Julius i slutningen af ​​1990'erne kom gennem en meget kedelig undersøgelse af hundredvis af gener for deres følsomhed over for temperatur. I dag har vi meget effektive computere og modeller, der kan reducere arbejdet og sætte gang i processen, men dengang krævede der en del omhyggelig forskning. Den første opdagelse førte til identifikation af flere andre receptorer. Ligesom der er receptorer, der er følsomme over for varme, er der andre, der kan mærke kulde. Og atter andre, der kan mærke pres. Vi kender nu flere af disse, sagde Dipanjan Roy, en neuroforsker ved National Brain Research Center i Manesar.

Mekanismen

gabriel aubry højde

Menneskets evne til at fornemme varme eller kulde og tryk er ikke meget anderledes end de mange detektorer, som vi kender til. En røgdetektor udsender for eksempel en alarm, når den registrerer røg over en vis tærskel. På samme måde, når noget varmt eller koldt rører kroppen, muliggør varmereceptorerne passagen af ​​nogle specifikke kemikalier, såsom calciumioner, gennem nervecellernes membran. Det er som en låge, der åbner op på en meget specifik anmodning. Indtrængen af ​​kemikaliet inde i cellen forårsager en lille ændring i elektrisk spænding, som opfanges af nervesystemet.

Der er et helt spektrum af receptorer, der er følsomme over for forskellige temperaturområder. Når der er mere varme, åbner flere kanaler sig for at tillade strømning af ioner, og hjernen er i stand til at opfatte højere temperatur. Lignende ting sker, når vi rører ved noget ekstremt koldt, sagde Aurnab Ghose, en neuroforsker ved Indian Institute of Science Education and Research i Pune.

Ghose sagde, at disse receptorer ikke kun var følsomme over for ekstern berøring, men også kunne registrere temperatur- eller trykændringer inde i kroppen.

Nobel for fysiologi eller medicin

Når vores kropstemperatur afviger fra det optimale niveau, kommer der for eksempel en reaktion. Kroppen gør en indsats for at vende tilbage til den optimale eller kernetemperatur. Det sker kun, fordi varmereceptorerne er i stand til at fornemme en ændring i temperaturen, og nervesystemet forsøger at genoprette det, sagde han.

Men det er ikke alt. Når vores urinblære for eksempel er fuld, stiger trykket i blæren. Denne trykændring fornemmes af trykreceptorerne og videresendes til nervesystemet, hvilket skaber denne trang til at aflaste sig selv. Ændringer i blodtrykket fornemmes på en lignende måde, og afhjælpende handlinger igangsættes... Det er grunden til, at opdagelserne af disse receptorer er så fundamentale for vores forståelse af, hvordan vores krop fungerer, sagde Ghose.

Terapeutiske implikationer

Gennembrud inden for fysiologi har ofte resulteret i en forbedring af evnen til at bekæmpe sygdomme og lidelser. Denne er ikke anderledes. Som Sneha Shashidhara, en ph.d. i kognitiv neurovidenskab, påpegede, åbner identifikationen af ​​disse receptorer mulighed for at regulere deres funktion. For eksempel er der receptorer, der får os til at føle smerte. Hvis disse receptorer kan undertrykkes eller gøres mindre effektive, havde personen føle mindre smerte.

Kronisk smerte er til stede er en række sygdomme og lidelser. Tidligere var oplevelsen af ​​smerte et mysterium. Men efterhånden som vi forstår disse receptorer mere og mere, er det muligt, at vi får evnen til at regulere dem på en sådan måde, at smerten minimeres, sagde hun.

Ghose sagde faktisk, at forskning på dette område allerede var i gang. Det er muligt, at den næste generation af smertestillende midler ville virke på denne måde, sagde han og tilføjede, at der også var flere andre terapeutiske implikationer, herunder interventioner, der kan være nyttige i behandlingen af ​​sygdomme som kræft eller diabetes.

Nyhedsbrev| Klik for at få dagens bedste forklaringer i din indbakke

Del Med Dine Venner: