הסבר: נובל על פענוח מדע המגע

דיוויד יוליוס וארדם פטאפוטיאן זיהו את המנגנון שדרכו מתקשרים גלאי מגע עם מערכת העצבים. מהן ההשלכות של המחקר שלהם על הרפואה?

המדענים האמריקאים דיוויד ג'וליוס (משמאל) וארדם פטאפוטיאן.

חמשת החושים שדרכם בני אדם תופסים וחווים את העולם הסובב אותם ידועים היטב. המנגנונים הפנימיים בגוף האדם שדרכם אנו הופכים מודעים ומגיבים לאור, קול, ריח וטעם היו מובנים למדי כבר כמה עשורים. ההבנה של האופן שבו אנו חשים באמצעות מגע - תפיסת חם או קר, לחיצה או מאמץ או תחושת כאב פיזי - חמקה מהמדענים זמן רב.

עד שדיוויד יוליוס וארדם פטאפוטיאן, שעבדו באופן עצמאי בארצות הברית, גילו סדרה של תגליות בסוף שנות ה-90 ותחילת שנות ה-2000 כדי להבין את גלאי המגע בגופנו ואת המנגנון שדרכו הם מתקשרים עם מערכת העצבים כדי לזהות ולהגיב למגע מסוים. עבור המחקר פורץ הדרך שלהם, שעדיין נמשך, יוליוס בן ה-66 ופטאפוטיאן בן ה-54 הוכרזו ביום שני זוכים משותפים בפרס נובל לפיזיולוגיה לשנת 2021.

נובל הפיזיולוגיה הוא הראשון במדעים שהוכרז. פרס נובל לפיזיקה יוכרז ביום שלישי, ואחריו זה בכימיה יום לאחר מכן.

חיישנים

יוליוס ופטאפוטיאן זכו בפרס על גילוייהם של קולטנים לטמפרטורה ומגע . במילים פשוטות, הם גילו את החיישנים המולקולריים בגוף האדם הרגישים לחום, וללחץ מכני, וגורמים לנו להרגיש חם או קר, או למגע של חפץ חד על העור שלנו.

חיישנים מלאכותיים מוכרים בעולם של היום. מדחום הוא חיישן טמפרטורה נפוץ מאוד. בחדר, שולחן או מיטה לא יוכלו לקלוט שינויים בטמפרטורה גם כשהם חשופים לחום, אבל מדחום כן. באופן דומה, בגוף האדם, כל המולקולות אינן חשות חום כשהן נחשפות אליו. רק חלבונים מאוד ספציפיים עושים זאת, ותפקידם להעביר את האות הזה למערכת העצבים, אשר לאחר מכן מפעילה תגובה מתאימה. מדענים ידעו שחיישנים כאלה חייבים להתקיים, אבל לא הצליחו לזהות אותם עד שג'וליוס גילה את קולטן החום הראשון.

זה היה תגלית מאוד בסיסית. זיהוי קולטן החום על ידי יוליוס בסוף שנות ה-90 הגיע דרך בדיקה מייגעת מאוד של מאות גנים על רגישותם לטמפרטורה. יש לנו היום מחשבים ודגמים יעילים מאוד שיכולים לצמצם את העבודה, ולהאיץ את התהליך, אבל באותם ימים נדרש מחקר קפדני רב. הגילוי הראשון הוביל לזיהוי של כמה קולטנים אחרים. בדיוק כמו שיש קולטנים רגישים לחום, יש אחרים שיכולים לחוש בקור. ועוד אחרים, שיכולים לחוש לחץ. כעת אנו מכירים כמה כאלה, אמר דיפנג'אן רוי, מדען מוח במרכז הלאומי לחקר המוח במנסר.

המנגנון

היכולת האנושית לחוש חום, או קור, ולחץ אינה שונה מאוד מפעולתם של הגלאים הרבים שאנו מכירים. גלאי עשן, למשל, שולח אזעקה כאשר הוא חש עשן מעבר לסף מסוים. באופן דומה, כאשר משהו חם, או קר, נוגע בגוף, קולטני החום מאפשרים מעבר של כמה כימיקלים ספציפיים, כמו יוני סידן, דרך הממברנה של תאי עצב. זה כמו שער שנפתח על בקשה מאוד ספציפית. כניסת החומר הכימי לתא גורמת לשינוי קטן במתח החשמלי, הנקלט על ידי מערכת העצבים.

יש ספקטרום שלם של קולטנים הרגישים לטווחי טמפרטורה שונים. כאשר יש יותר חום, יותר ערוצים נפתחים כדי לאפשר זרימת יונים, והמוח מסוגל לקלוט טמפרטורה גבוהה יותר. דברים דומים קורים כאשר אנו נוגעים במשהו קר במיוחד, אמר אורנב גוש, מדען מוח במכון ההודי לחינוך ומחקר מדעי בפונה.

Ghose אמר כי הקולטנים הללו רגישים לא רק למגע חיצוני, אלא יכולים לזהות שינויים בטמפרטורה או בלחץ גם בגוף.

נובל לפיזיולוגיה או רפואה

כאשר טמפרטורת הגוף שלנו חורגת מהרמה האופטימלית, למשל, יש תגובה. הגוף עושה מאמץ לחזור לטמפרטורה האופטימלית, או הליבה. זה קורה רק בגלל שקולטני החום מסוגלים לחוש בשינוי בטמפרטורה, ומערכת העצבים מנסה לשחזר את זה, אמר.

אבל זה לא הכל. כאשר שלפוחית ​​השתן שלנו מלאה, למשל, הלחץ בשלפוחית ​​השתן עולה. שינוי זה בלחץ מורגש על ידי קולטני הלחץ ומועבר למערכת העצבים מה שיוצר את הדחף הזה להקל על עצמך. שינויים בלחץ הדם מורגשים בצורה דומה, ופעולות מתקנות מתחילות... זו הסיבה שהתגליות של הקולטנים הללו מהוות כל כך חשיבות להבנתנו כיצד הגוף שלנו מתפקד, אמר גוס.

השלכות טיפוליות

פריצות דרך בפיזיולוגיה הביאו פעמים רבות לשיפור ביכולת להילחם במחלות והפרעות. זה לא שונה. כפי שציין סנהא ששידהרה, דוקטור למדעי המוח הקוגניטיביים, זיהוי הקולטנים הללו פותח את האפשרות לווסת את תפקודם. לדוגמא, ישנם קולטנים שגורמים לנו להרגיש כאב. אם קולטנים אלה יכולים לדכא, או להפוך פחות יעילים, האדם חש פחות כאב.

כאב כרוני קיים הוא מספר מחלות והפרעות. קודם לכן, חווית הכאב הייתה בגדר תעלומה. אך ככל שאנו מבינים יותר ויותר את הקולטנים הללו, ייתכן שאנו משיגים את היכולת לווסת אותם בצורה כזו שהכאב מצטמצם, אמרה.

Ghose אמר, למעשה, מחקר בתחום זה כבר היה בעיצומו. ייתכן שהדור הבא של משככי כאבים יפעל בצורה זו, הוא אמר, והוסיף כי ישנן מספר השלכות טיפוליות נוספות, כולל התערבויות שעשויות להיות שימושיות בטיפול במחלות כמו סרטן או סוכרת.

ניוזלטר| לחץ כדי לקבל את הסברים הטובים ביותר של היום בתיבת הדואר הנכנס שלך

שתף עם החברים שלך: