Вас наверняка учили, что у нас пять чувств: зрение, слух, обоняние, вкус и осязание. Это не совсем верно: «осязание» — это не одно чувство, а несколько, работающих вместе.
Наш организм содержит сеть сенсорных нервных клеток с окончаниями, расположенными в коже, которые улавливают множество различных физических сигналов из окружающей среды. Приятное ощущение нежного прикосновения отличается от легкого давления нашей одежды или твердости карандаша, зажатого между пальцами, и все это совершенно отличается от боли от ушибленного пальца ноги.
Как эти сенсорные нейроны передают такой широкий спектр различных входных сигналов?
В новом исследовании, опубликованном в научном журнале Science, ученые обнаружили в нервных клетках молекулу, чувствительную к силе, под названием ELKIN1, которая конкретно участвует в обнаружении нежного прикосновения. Эта молекула преобразует нежное прикосновение в электрический сигнал — первый шаг в процессе восприятия нежного прикосновения.
Как мы чувствуем нежное прикосновение
Ощущение нежного прикосновения начинается с малейших деформаций кожи благодаря легкому прикосновению. Хотя они могут показаться не такими уж сильными, эти деформации создают достаточную силу, чтобы активировать сенсорные молекулы, которые расположены в специализированных нервных окончаниях кожи.
Эти датчики молекулярной силы образуют пору на поверхности клетки, которая закрывается до тех пор, пока не будет приложена сила. Когда ячейка вдавливается, пора открывается и возникает электрический ток.
Этот электрический ток может генерировать сигнал, который перемещается по сенсорному нерву в спинной мозг и вверх в головной мозг.
Исследование, показало, что датчик силы ELKIN1 необходим нам для обнаружения очень нежного прикосновения.
Ученые обнаружили, что мыши, у которых отсутствует молекула ELKIN1, не чувствовали, что ватную палочку осторожно проводят по их лапе. Мыши сохранили способность воспринимать другую информацию об окружающей среде, включая другие типы прикосновений.
Разные молекулы для разных видов прикосновения
Это новое открытие раскрывает одну из причин, по которой мы можем ощущать несколько типов «прикосновений»: у нас есть множество специализированных белков, чувствительных к силе, которые могут помочь нам различать различные сигналы окружающей среды.
ELKIN1 — вторая молекула чувствительного рецептора, обнаруженная в сенсорных нейронах. Первый (PIEZO2) был найден в 2010 году Ардемом Патапутяном (Ardem Patapoutian), который позже был удостоен за эту работу Нобелевской премии. PIEZO2 участвует в ощущении нежного прикосновения, а также в чувстве, известном как «проприоцепция». Проприоцепция — это ощущение положения наших конечностей в пространстве, которое помогает нам регулировать наши движения.
Идентификация этих чувствительных к силе молекул сама по себе является сложной задачей. Нам необходимо иметь возможность изучать нервные клетки изолированно и измерять электрические токи, протекающие в клетку, одновременно прикладывая контролируемые силы к самим клеткам.
Клетки чувствуют?
Хотя большая часть исследований изучала нейроны мышей, не все научные данные, полученные от мышей, можно напрямую перенести на людей.
Вместе с членами команды из Университета Вуллонгонга (University of Wollongong) Мирелла Доттори (Mirella Dottori) попыталась определить, действует ли ELKIN1 таким же образом на людей. Ученые перепрограммировали стволовые клетки человека, чтобы они производили специализированные нервные клетки, реагирующие на «прикосновения». В этих человеческих клетках ELKIN1 обладал схожими функциональными свойствами по обнаружению прикосновения.
Хотя это исследование расширяет наше понимание того, как мы понимаем мир вокруг нас, оно также открывает дополнительную интригующую возможность.
ELKIN1 был впервые идентифицирован Кейт Пул (Kate Poole) из Университете Нового Южного Уэльса (UNSW) вместе с Гэри Левином (Gary Lewin) с соавторами во время изучения того, как клетки меланомы отрываются от модельных опухолей и «чувствуют» свой путь в окружающей среде. Это может означать, что эти крошечные датчики молекулярной силы дают не только нам, но и нашим отдельным клеткам тонкое чувство осязания.
Будущие исследования будут продолжать поиск новых датчиков молекулярной силы и пытаться понять, как они помогают нашим клеткам и нам ориентироваться в нашей физической среде.
Литература:
Sampurna Chakrabarti et al, Touch sensation requires the mechanically gated ion channel ELKIN1, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adl0495
Невролог, мануальный терапевт, рефлексотерапевт АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
Ведёт пациентов неврологического профиля с полным неврологическим осмотром, разработкой плана обследования и схемы лечения пациента (в остром периоде, на этапе реабилитации), динамическое наблюдение.
