งานวิจัยใหม่นำโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย สถาบันคาโรลินสกา และมหาวิทยาลัยลินเชอปิง ให้มุมมองแนวนอนของสัมผัสของมนุษย์
ความสามารถรอบด้านของการรับรู้ทางกายเกิดขึ้นจากเซลล์ประสาทปมประสาทรากหลัง (DRG) ที่ต่างกัน อย่างไรก็ตาม การถอดเสียงโซมาของเซลล์ประสาท DRG ของมนุษย์แต่ละคน ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญในการถอดรหัสการทำงานของเซลล์ประสาท ยังขาดไปเนื่องจากปัญหาทางเทคนิค ในการศึกษาครั้งใหม่ของพวกเขา Yuและคณะ- โซมาตาที่แยกได้จากเซลล์ประสาท hDRG แต่ละตัว และดำเนินการจัดลำดับอาร์เอ็นเอเชิงลึก (RNA-seq) เพื่อตรวจจับยีนที่ไม่ซ้ำกันมากกว่า 9,000 ยีนต่อเซลล์ประสาทโดยเฉลี่ย และจำแนกประเภทของเซลล์ประสาทได้ 16 ประเภท
มนุษย์รับรู้สัมผัส อุณหภูมิ และความเจ็บปวดผ่านระบบรับความรู้สึกทางร่างกาย
ความเข้าใจร่วมกันคือมีเซลล์ประสาทหลายประเภทสำหรับความรู้สึกแต่ละประเภท เช่น ความเจ็บปวด การสัมผัสที่น่าพึงพอใจ หรือความเย็น
แต่การศึกษาใหม่ท้าทายแนวคิดดังกล่าวและแสดงให้เห็นว่าความรู้สึกทางร่างกายอาจซับซ้อนกว่านั้นมาก
“ความรู้มากมายที่เรามีในปัจจุบันเกี่ยวกับการทำงานของระบบประสาทมาจากการวิจัยในสัตว์” ดร. Wenqin Luo จากมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนียและเพื่อนร่วมงานกล่าว
“แต่ความคล้ายคลึงกันระหว่าง เช่น หนูกับมนุษย์นั้นใหญ่แค่ไหน?”
“การค้นพบมากมายในการศึกษาในสัตว์ยังไม่ได้รับการยืนยันในการวิจัยในมนุษย์”
“เหตุผลประการหนึ่งอาจเป็นเพราะความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิธีการทำงานของมนุษย์ยังไม่เพียงพอ”
“เราต้องการสร้างแผนที่โดยละเอียดของเซลล์ประสาทประเภทต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการรับความรู้สึกทางกายของมนุษย์ และเปรียบเทียบกับหนูและลิงแสม ซึ่งเป็นสายพันธุ์วานร”
ในการศึกษานี้ พวกเขาได้ทำการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับยีนที่ใช้โดยเซลล์ประสาทแต่ละตัว ซึ่งเรียกว่าการจัดลำดับอาร์เอ็นเอเชิงลึก
เซลล์ประสาทที่มีโปรไฟล์การแสดงออกของยีนคล้ายกันจะถูกจัดกลุ่มไว้ด้วยกันเป็นเซลล์ประสาทรับความรู้สึกประเภทเดียว
ด้วยวิธีนี้ นักวิจัยได้ระบุประเภทเซลล์ประสาทเฉพาะของมนุษย์ 16 ประเภท
การศึกษาครั้งนี้เป็นครั้งแรกที่เชื่อมโยงการแสดงออกของยีนในเซลล์ประสาทประเภทต่างๆ กับการทำงานจริงของพวกมัน
เพื่อตรวจสอบการทำงานของเซลล์ประสาท นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เทคนิคไมโครนิวรอนเพื่อฟังสัญญาณในเซลล์ประสาททีละเซลล์
เมื่อใช้เทคนิคนี้ พวกเขาสามารถควบคุมอุณหภูมิ การสัมผัส หรือสารเคมีบางชนิดของเซลล์ประสาทผิวหนังในผู้เข้าร่วมที่ตื่นตัว และ 'ฟัง' เซลล์ประสาทแต่ละตัวเพื่อดูว่าเซลล์ประสาทนั้นกำลังทำปฏิกิริยาและส่งสัญญาณไปยังสมองหรือไม่
ในระหว่างการทดลองเหล่านี้ ผู้เขียนได้ค้นพบสิ่งที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ โดยทำแผนที่กลไกของเซลล์ของเซลล์ประสาทประเภทต่างๆ โดยไม่ได้ให้แนวคิดใหม่ๆ ในการทดสอบ
การค้นพบอย่างหนึ่งเกี่ยวข้องกับเซลล์ประสาทประเภทหนึ่งที่ตอบสนองต่อการสัมผัสที่น่าพึงพอใจ
นักวิจัยพบว่าเซลล์ประเภทนี้ยังทำปฏิกิริยากับความร้อนและแคปไซซินซึ่งเป็นสารที่ให้ความร้อนกับพริกโดยไม่คาดคิดอีกด้วย
การตอบสนองต่อแคปไซซินเป็นเรื่องปกติของเซลล์ประสาทที่รับรู้ความเจ็บปวด ดังนั้นจึงทำให้นักวิทยาศาสตร์ประหลาดใจที่เซลล์ประสาทที่รับรู้การสัมผัสตอบสนองต่อการกระตุ้นดังกล่าว
นอกจากนี้ เซลล์ประสาทชนิดนี้ยังตอบสนองต่อความเย็น แม้ว่าจะไม่ได้ผลิตโปรตีนชนิดเดียวที่ทราบกันว่าส่งสัญญาณการรับรู้ความเย็นก็ตาม
การค้นพบนี้ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยสิ่งที่ทราบเกี่ยวกับกลไกของเซลล์ และแนะนำว่ายังมีกลไกอื่นในการตรวจหาความเย็นซึ่งยังไม่มีการค้นพบ
ผู้เขียนคาดการณ์ว่าเซลล์ประสาทเหล่านี้สร้างเส้นทางประสาทสัมผัสแบบบูรณาการเพื่อความรู้สึกรื่นรมย์
“เป็นเวลาสิบปีแล้วที่เราฟังสัญญาณประสาทจากเซลล์ประสาทเหล่านี้ แต่เราไม่รู้เกี่ยวกับลักษณะโมเลกุลของพวกมันเลย” Dr. Håkan Olausson แห่งมหาวิทยาลัย Linköping กล่าว
“ในการศึกษานี้ เราจะเห็นว่าเซลล์ประสาทเหล่านี้แสดงโปรตีนประเภทใด รวมถึงการกระตุ้นที่พวกมันสามารถตอบสนองได้ และตอนนี้เราสามารถเชื่อมโยงมันได้แล้ว มันเป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่”
อีกตัวอย่างหนึ่งคือเซลล์ประสาทรับความรู้สึกเจ็บปวดชนิดหนึ่งที่นำกระแสอย่างรวดเร็วมาก ซึ่งพบว่าตอบสนองต่อความเย็นและเมนทอลที่ไม่เจ็บปวด
“มีการรับรู้โดยทั่วไปว่าเซลล์ประสาทมีความเฉพาะเจาะจงมาก เซลล์ประสาทประเภทหนึ่งตรวจจับความเย็น อีกประเภทหนึ่งสัมผัสความถี่การสั่นสะเทือนที่แน่นอน และประเภทที่สามตอบสนองต่อแรงกดดัน และอื่นๆ” ดร. Saad Nagi จากมหาวิทยาลัย Linköping กล่าวด้วย
“มันมักจะถูกพูดถึงในแง่เหล่านั้น แต่เราเห็นว่ามันซับซ้อนกว่านั้นมาก”
แล้วการเปรียบเทียบระหว่างหนู ลิงแสม และมนุษย์ล่ะ? เราคล้ายกันแค่ไหน? เซลล์ประสาททั้ง 16 ประเภทที่นักวิจัยระบุในการศึกษานี้มีความคล้ายคลึงกันระหว่างสปีชีส์เหล่านี้
ความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดที่พวกเขาพบคือการที่เซลล์ประสาทรับรู้ความเจ็บปวดดำเนินการอย่างรวดเร็วซึ่งตอบสนองต่อการกระตุ้นที่อาจทำให้เกิดการบาดเจ็บได้
เมื่อเปรียบเทียบกับเมาส์ มนุษย์มีเซลล์ประสาทความเจ็บปวดประเภทที่ส่งสัญญาณความเจ็บปวดไปยังสมองด้วยความเร็วสูงมากกว่าจำนวนมาก
“เหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น การศึกษาของเราไม่สามารถตอบได้ แต่เรามีทฤษฎี” ดร. Olausson กล่าว
“ความจริงที่ว่าความเจ็บปวดส่งสัญญาณในมนุษย์ด้วยความเร็วที่สูงกว่ามากเมื่อเทียบกับหนู อาจเป็นเพียงภาพสะท้อนของขนาดร่างกาย”
“เมาส์ไม่จำเป็นต้องมีสัญญาณประสาทที่รวดเร็วขนาดนั้น แต่ในมนุษย์ ระยะทางจะไกลกว่า และสัญญาณจะต้องถูกส่งไปยังสมองให้เร็วขึ้น ไม่เช่นนั้นคุณจะได้รับบาดเจ็บก่อนที่คุณจะโต้ตอบและถอนตัวออกไป”
การวิจัยมีอธิบายไว้ในกกระดาษในวารสารประสาทวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ-
-
เอช.ยูและคณะ- ใช้ประโยชน์จากการจัดลำดับ RNA ของโสมเดี่ยวเชิงลึกเพื่อสำรวจพื้นฐานทางประสาทของการรับรู้ทางกายของมนุษย์แนท เนโรไซเผยแพร่ออนไลน์เมื่อวันที่ 4 พฤศจิกายน 2024; ดอย: 10.1038/s41593-024-01794-1
