Geheimnisse sanfter Berührung offenbart

Anonim

Streichen Sie sanft den weichen Körper einer neugeborenen Fruchtfliegenlarve mit einer frisch gezupften Wimper, und sie reagiert auf das Kitzeln, indem sie ihre Bewegung verändert - eine Beobachtung, die Wissenschaftlern der University of California, San Francisco (UCSF) geholfen hat Entdecke die molekulare Basis der sanften Berührung, eine der grundlegendsten, aber am wenigsten verstandenen unserer Sinne.

Unsere Fähigkeit, sanfte Berührungen zu spüren, ist bekannt dafür, sich früh zu entwickeln und in unserem Leben allgegenwärtig zu bleiben, von den ersten liebenden Liebkosungen, die unsere Mütter uns als Neugeborenen schenken, bis zu dem verblassenden Kribbeln, das wir fühlen, wenn unsere Leben entgleiten. Aber bis jetzt haben Wissenschaftler nicht genau gewusst, wie Menschen und andere Organismen solche Empfindungen wahrnehmen.

In einem Artikel, der diese Woche in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, hat das UCSF-Team die genaue Untergruppe von Nervenzellen identifiziert, die für die Kommunikation der Gehirne von Drosophila- Larven - sogenannten Klasse-III-Neuronen - verantwortlich sind. Sie entdeckten auch ein bestimmtes Protein namens NOMPC, das reichlich an den stacheligen Enden der Nerven gefunden wird und für die Erfassung der sanften Berührung bei Fliegen entscheidend zu sein scheint.

Ohne dieses Schlüsselmolekül, so das Team, sind Fliegen unempfindlich gegen jede Art von Wimpernschlag, und wenn NOMPC in Neuronen eingeführt wird, die keine sanfte Berührung wahrnehmen können, erlangen diese Neuronen die Fähigkeit, dies zu tun.

"NOMPC ist ausreichend, um Sensibilität für sanfte Berührung zu vermitteln", sagte Yuh Nung Jan, PhD, Professor für Physiologie, Biochemie und Biophysik und ein Howard Hughes Medical Institute an der UCSF. Jan führte die Studie mit seiner Frau Lily Jan, PhD, die auch ein UCSF Professor und ein Howard Hughes Medical Institute Ermittler ist.

Die Arbeit beleuchtet ein wenig verstandenes, aber grundlegendes Verständnis, durch das Menschen die Welt erfahren und Freude und Komfort erfahren.

Jan fügte hinzu, dass, während die neue Arbeit viel offenbart, noch viele unbeantwortete Fragen offen bleiben, einschließlich des genauen Mechanismus, durch den NOMPC mechanische Kraft und die Identität der analogen menschlichen Moleküle erkennt, die eine sanfte Berührungsempfindlichkeit bei Menschen vermitteln.

Die Entdeckung ist ein gutes Beispiel für grundlegende Gehirnforschung, die den Weg ebnet, solche Fragen zu beantworten. UCSF ist ein weltweit führendes Unternehmen in den Neurowissenschaften, das Forschungen durchführt, die das Spektrum von grundlegenden Fragen der Funktionsweise des Gehirns bis zur klinischen Entwicklung neuer Medikamente und Präzisionsinstrumente zur Behandlung von Gehirnerkrankungen abdecken. Ausbildung der nächsten Generation von Neurowissenschaftlern, Neurologen und Neurochirurgen; und bietet eine hervorragende Patientenversorgung für neurologische Erkrankungen.

Warum ist Berührung immer noch so ein Geheimnis?

Obwohl es für unsere Erfahrung der Welt von grundlegender Bedeutung ist, war unser Sinn für sanfte Berührung der wissenschaftlich gesehen am wenigsten verstandene unserer Sinne, weil Wissenschaftler im Gegensatz zu Sehen oder Geschmack die Identität der Moleküle, die sie vermitteln, nicht kennen.

Wissenschaftler glauben im Allgemeinen, dass, wie diese anderen Sinne, der Tastsinn von peripheren Nervenfasern bestimmt wird, die sich von der Wirbelsäule bis zu den Nervenenden im ganzen Körper erstrecken. Spezielle Moleküle in diesen Nervenenden detektieren die mechanische Bewegung der Haut, die sie umgibt, wenn sie berührt wird, und sie reagieren, indem sie sich öffnen und Ionen eindringen lassen. Die Nervenzelle registriert diese Reaktion und wenn das Signal stark genug ist, wird es feuern, signalisiert die sanfte Berührung des Gehirns.

Was jedoch auf dem Bild fehlt, sind die Details dieses Prozesses. Das neue Ergebnis ist insofern ein Meilenstein, als es die genauen Nerven definiert und die Identität des NOMPC-Kanals aufdeckt, einer der wichtigsten molekularen Akteure - zumindest bei Fliegen.

Jan und seine Kollegen haben diese Entdeckung auf einem ungewöhnlichen Weg gemacht. Sie untersuchten die grundlegende Physiologie der sich entwickelnden Fruchtfliege und untersuchten, wie sich Klasse-III-Neuronen in Larven entwickeln. Sie bemerkten, dass, wenn sich diese Zellen in den Insekten entwickelten, ihre Nervenenden immer zu Ästen zu stacheligen "Dendriten" werden würden.

Um zu wissen, wofür diese Neuronen verantwortlich sind, untersuchten sie diese genau und fanden heraus, dass das Protein NOMPC an den stacheligen Enden reichlich vorhanden war. Dann untersuchten sie eine genetisch veränderte Fliege, um eine nicht funktionierende Form von NOMPC zu haben, und zeigten, dass sie unempfindlich gegenüber sanfter Berührung war. Sie zeigten auch, dass sie Berührungsempfindlichkeit in Neuronen induzieren können, die normalerweise nicht auf sanfte Berührung reagieren, indem sie Kopien des NOMPC-Proteins in sie einfügen.

Der Artikel "Drosophila NOMPC ist eine Mechanotransduktions-Untereinheit für sanfte Berührungsempfindungen" erscheint am 9. Dezember 2012 als eine erweiterte Online-Veröffentlichung der Fachzeitschrift Nature.