מחקר חדש בראשות מדענים מאוניברסיטת פנסילבניה, מכון קרולינסקה ואוניברסיטת לינקופינג מספק מבט נוף של חוש המישוש האנושי.
הרבגוניות של סומטוסנסציה נובעת מנירונים הטרוגניים של שורש גנגליון (DRG). עם זאת, תעתיקי סומה של נוירונים (h)DRG אנושיים בודדים - מידע קריטי לפענוח הפונקציות שלהם - חסרים עקב קשיים טכניים. במחקר החדש שלהם, יוet al. בודדו סומטות מנוירוני hDRG בודדים וערכו רצף RNA עמוק (RNA-seq) כדי לזהות, בממוצע, למעלה מ-9,000 גנים ייחודיים לכל נוירון, והם זיהו 16 סוגי נוירונים.
בני אדם תופסים מגע, טמפרטורה וכאב דרך מערכת התחושה הסומטית.
הבנה רווחת היא שיש סוג ספציפי של נוירון לכל סוג של תחושה, כגון כאב, מגע נעים או קור.
אבל מחקר חדש מאתגר את הרעיון הזה ומראה שתחושות הגוף הן כנראה הרבה יותר מסובכות מזה.
"חלק גדול מהידע שיש לנו היום לגבי אופן פעולת מערכת העצבים מגיע ממחקר על בעלי חיים", אמר ד"ר וונקין לואו מאוניברסיטת פנסילבניה ועמיתיו.
"אבל כמה גדול הדמיון בין, למשל, עכבר לאדם?"
"ממצאים רבים במחקרים בבעלי חיים לא אושרו במחקר בבני אדם."
"אחת הסיבות לכך עשויה להיות שההבנה שלנו לגבי איך זה עובד בבני אדם אינה מספקת."
"רצינו ליצור אטלס מפורט של סוגים שונים של נוירונים המעורבים בסומאטוסנסציה של בני אדם ולהשוות אותו לאלו של עכברים ומקוקים, מין פרימטים."
במחקר, הם ביצעו ניתוחים מפורטים של הגנים המשמשים נוירונים בודדים, מה שנקרא רצף RNA עמוק.
נוירונים בעלי פרופילי ביטוי גנים דומים קובצו יחד כסוג נוירון חושי אחד.
בדרך זו, החוקרים זיהו 16 סוגי נוירונים ספציפיים לאדם.
המחקר הוא הראשון שקושר בין ביטוי גנים בסוגים שונים של נוירונים לתפקודם בפועל.
כדי לחקור את תפקודם של נוירונים, המדענים השתמשו בטכניקת מיקרונוירוגרפיה כדי להאזין לאיתות בנוירון אחד בכל פעם.
באמצעות טכניקה זו, הם יכולים לחשוף את נוירוני העור במשתתפים ערים לטמפרטורה, מגע או כימיקלים מסוימים, ו'להקשיב' לנוירון בודד כדי לגלות אם הנוירון המסוים הזה מגיב ושולח אותות למוח.
במהלך הניסויים הללו, המחברים גילו תגליות שלא היו אפשריות, אילו מיפוי המנגנון הסלולרי של סוגים שונים של נוירונים לא נתן להם רעיונות חדשים לבדוק.
תגלית אחת כזו נוגעת לסוג של נוירון המגיב למגע נעים.
החוקרים גילו שסוג תאים זה מגיב באופן בלתי צפוי גם לחימום ולקפסאיצין, החומר שנותן לצ'ילי את החום שלו.
התגובה לקפסאיצין אופיינית לנוירונים חשי כאב, ולכן הפתיעה את המדענים כי נוירונים חושי מגע הגיבו לגירוי כזה.
יתר על כן, סוג עצבי זה גם הגיב להתקררות, למרות שהוא אינו מייצר את החלבון היחיד שידוע עד כה כאותת לתפיסה קרה.
לא ניתן להסביר ממצא זה על ידי הידוע על מנגנון התא ומצביע על כך שקיים מנגנון נוסף לזיהוי קור, שטרם התגלה.
המחברים משערים כי נוירונים אלה יוצרים מסלול חושי משולב לתחושות נעימות.
"במשך עשר שנים, אנחנו מקשיבים לאותות העצבים מהנוירונים האלה, אבל לא היה לנו מושג לגבי המאפיינים המולקולריים שלהם", אמר ד"ר האקן אולוסון מאוניברסיטת לינקופינג.
"במחקר זה, אנו רואים איזה סוג של חלבונים הנוירונים האלה מבטאים, כמו גם איזה סוג של גירוי הם יכולים להגיב, ועכשיו אנחנו יכולים לקשר את זה. זה צעד ענק קדימה".
דוגמה נוספת היא סוג של נוירון בעל חישת כאב המוליך במהירות רבה, שנמצא כמגיב לקירור לא כואב ולמנטול.
"ישנה תפיסה רווחת שנוירונים הם מאוד ספציפיים - שסוג אחד של נוירון מזהה קור, אחר חש בתדר רטט מסוים, ושלישי מגיב ללחץ, וכן הלאה", אמר ד"ר סעד נגי, אף הוא מאוניברסיטת לינקופינג.
"הרבה פעמים מדברים על זה במונחים האלה. אבל אנחנו רואים שזה הרבה יותר מסובך מזה",
ומה עם ההשוואה בין עכברים, מקוק לבני אדם? עד כמה אנחנו דומים? רבים מ-16 סוגי הנוירונים שהחוקרים זיהו במחקר דומים בערך בין המינים.
ההבדל הגדול ביותר שהם מצאו היה בהולכה מהירה מאוד של נוירונים חשי כאב המגיבים לגירוי שעלול לגרום לפציעה.
בהשוואה לעכבר, לבני אדם יש הרבה יותר נוירוני כאב מהסוג ששולחים אותות כאב למוח במהירות גבוהה.
"מדוע זה כך, המחקר שלנו לא יכול לענות, אבל יש לנו תיאוריה", אמר ד"ר אולוסון.
"העובדה שכאב מסומן במהירות גבוהה בהרבה בבני אדם בהשוואה לעכברים היא כנראה רק השתקפות של גודל הגוף."
"עכבר לא דורש איתות עצבי כל כך מהיר. אבל בבני אדם, המרחקים גדולים יותר, ויש לשלוח את האותות למוח מהר יותר; אחרת, היית נפצע עוד לפני שתגיב ותסוג".
המחקר מתואר ב אנְיָרביומןמדעי המוח בטבע.
_____
H. Yuet al. מינוף רצף RNA יחיד מסוג סומא כדי לחקור את הבסיס העצבי של סומטוסנסציה אנושית.נאט נוירוסקי, פורסם באינטרנט ב-4 בנובמבר 2024; doi: 10.1038/s41593-024-01794-1
