לא פחות מ-16 סוגים שונים של תאי עצב זוהו על ידי מדענים במחקר חדש על חוש המישוש האנושי. השוואות בין בני אדם, עכברים ומקוקים מראות גם קווי דמיון וגם הבדלים משמעותיים. המחקר, שיתוף פעולה בין חוקרים מאוניברסיטת לינקופינג ומכון קרולינסקה בשבדיה ואוניברסיטת פנסילבניה בארה"ב, פורסם ב- מדעי המוח בטבע.
"המחקר שלנו מספק מבט נוף של חוש המישוש האנושי. כצעד הבא, אנחנו רוצים לעשות דיוקנאות של סוגים שונים של תאי עצב שזיהינו", אומר הקאן אולוסון, פרופסור באוניברסיטת לינקופינג, על המחקר שפורסם ב- מדעי המוח בטבע.
אנו קולטים מגע, טמפרטורה וכאב דרך מערכת התחושה הסומטית. הבנה רווחת היא שיש סוג מסוים של תא עצב לכל סוג של תחושה, כגון כאב, מגע נעים או קור. אבל הממצאים מהמחקר הנוכחי מאתגרים את הרעיון הזה ומראים שתחושות הגוף כנראה הרבה יותר מסובכות מזה.
חלק גדול מהידע שיש לנו היום על אופן פעולת מערכת העצבים מגיע ממחקר על בעלי חיים. 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. החוקרים שמאחורי המחקר הנוכחי, אפוא, רצו ליצור אטלס מפורט של סוגים שונים של תאי עצב המעורבים בסומאטוסנסציה של בני אדם ולהשוות אותו לאלו של עכברים ומקוקים, מין פרימטים.
במסגרת המחקר, קבוצת מחקר באוניברסיטת פנסילבניה, בראשות פרופסור-משנה Wenqin Luo, ביצעה ניתוחים מפורטים של הגנים המשמשים תאי עצב בודדים, מה שנקרא רצף RNA עמוק. תאי עצב בעלי פרופילי ביטוי גנים דומים קובצו יחד כסוג תא עצב חושי אחד. בדרך זו, הם זיהו 16 סוגים שונים של תאי עצב בבני אדם. ככל שהחוקרים מנתחים תאים נוספים, סביר להניח שהם יגלו סוגים ברורים עוד יותר של תאי עצב תחושתיים.
ניתוחי ביטוי הגנים של תאי עצב מספקים תמונה של איך נראית המנגנון הסלולרי בסוגי התאים השונים. השאלה הבאה הייתה איך זה קשור לתפקוד תאי עצב. אם תא עצב מייצר חלבון שיכול לזהות חום, האם זה אומר שתא העצב מגיב לחום?
המחקר הנוכחי הוא הראשון שקושר בין ביטוי גנים בסוגים שונים של תאי עצב לתפקודם בפועל. כדי לחקור את תפקודם של תאי עצב, קבוצת מחקר מאוניברסיטת לינקופינג, בראשות סעד נאגי והאקאן אולאוסון, השתמשה בשיטה המאפשרת לחוקרים להאזין לאיתות העצבים בתא עצב אחד בכל פעם. באמצעות שיטה זו, הנקראת מיקרונוירוגרפיה, החוקרים יכולים להכפיף תאי עצב בעור במשתתפים ערים לטמפרטורה, מגע או כימיקלים מסוימים, ו"להקשיב" לתא עצב בודד כדי לגלות אם תא עצב מסוים זה מגיב ושולח אותות ל- מוֹחַ.
במהלך הניסויים הללו, החוקרים גילו תגליות שלא היו מתאפשרות, אילו מיפוי המנגנון הסלולרי של סוגים שונים של תאי עצב לא נתן להם רעיונות חדשים לבדיקה. תגלית אחת כזו נוגעת לסוג של תא עצב 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 לתאי עצב החוששים כאב, ולכן הפתיעה את החוקרים שתאי עצב חוששי מגע הגיבו לגירוי כזה. יתרה מכך, סוג תאי עצב 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 שתאי עצב אלו יוצרים מסלול חושי משולב לתחושות נעימות.
"במשך עשר שנים, אנחנו מקשיבים לאותות העצב מתאי העצב הללו, אבל לא היה לנו מושג לגבי המאפיינים המולקולריים שלהם. במחקר זה, אנו רואים איזה סוג חלבונים תאי העצב האלה מבטאים, כמו גם איזה סוג של גירוי הם יכולים להגיב, ועכשיו אנחנו יכולים לקשר את זה, זה צעד ענק קדימה", אומר הקאן אולאוסון.
דוגמה נוספת היא סוג של תאי עצב המוליכים במהירות רבה, אשר נמצאו מגיבים לקירור לא כואב ולמנטול.
"יש תפיסה רווחת שתאי עצב הם מאוד ספציפיים – שסוג אחד של תא עצב מזהה קור, אחר חש בתדר רטט מסוים, וסוג שלישי מגיב ללחץ, וכן הלאה. הרבה פעמים מדברים על זה במונחים האלה. אבל אנחנו רואים שזה הרבה יותר מסובך מזה", אומר סעד נגי, פרופסור חבר באוניברסיטת לינקופינג.
ומה עם ההשוואה בין עכברים, מקוק לבני אדם? כמה אנחנו דומים? רבים מ-16 סוגי תאי העצב שהחוקרים זיהו במחקר דומים בערך בין המינים. ההבדל הגדול ביותר שמצאו החוקרים היה בהולכה מהירה מאוד של תאי עצב חשי כאב המגיבים לגירוי שעלול לגרום לפציעה. אלה התגלו לראשונה בבני אדם בשנת 2019 על ידי אותה קבוצה בלינקופינג באמצעות מיקרונוירוגרפיה. בהשוואה לעכבר, לבני אדם יש הרבה יותר תאי עצב כאב מהסוג ששולחים אותות כאב למוח במהירות גבוהה. מדוע זה כך, המחקר לא יכול לענות, אבל לחוקרים יש תיאוריה:
"העובדה שכאב מסומן במהירות הרבה יותר גבוהה 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, והאותות צריכים להישלח למוח מהר יותר, אחרת, אתה תיפצע עוד לפני שאתה מגיב ונסיגה", אומר הקאן אולוסון.
המחקר הוא שיתוף פעולה בין קבוצת המחקר של פטריק ארנפורס במכון קרולינסקה, קבוצת המחקר של ונקין לואו באוניברסיטת פנסילבניה וקבוצת המחקר של האקן אולוסון וסעד נאגי באוניברסיטת לינקופינג. תמיכה כספית למחקר ניתנה על ידי המכונים הלאומיים לבריאות, מועצת המחקר השוודית, ALF Grants Region Östergötland וקרן קנוט ואליס ולנברג.
