Теплые и холодные температуры попадают в мозг совершенно разными путями

Впервые исследователи раскрыли полный сенсорный путь, позволяющий коже передавать информацию о температуре в мозг. Оказывается, что для восприятия низких температур существует отдельный, специализированный путь, что позволяет предположить наличие в организме разных контуров для распознания тепла и холода.

Это исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, впервые описало путь восприятия низких температур, начинающийся с кожи и заканчивающийся в мозге. Исследовательская группа проследила эту «схему» на мышах, чтобы лучше понять, как холодовые стимулы на коже преобразуются в информацию, которую мозг может усвоить и на которую отреагировать. По словам исследователей, те же температурные контуры, вероятно, есть и у людей.

«Это исследование представляет собой важный сдвиг в нашем понимании сенсорного восприятия», — сказал соавтор исследования Бо Дуань из Мичиганского университета.

Ранее нейробиологи считали, что все температурные ощущения, от холода до обжигающего жара, передаются в мозг по одному и тому же общему пути. Это исследование впервые показывает, что разные участки температурного спектра используют разные нейронные сети для оповещения мозга.

«Это не только углубляет наше понимание, но и открывает путь к совершенно новым направлениям исследований того, как наша нервная система обрабатывает различные виды сенсорной информации», — пояснил Дуань.

Исследователи использовали передовые методы визуализации, электрический мониторинг сердца, поведенческий анализ и глубокие генетические данные, чтобы определить, как мыши передают ощущение более низких температур от кожи к мозгу.

Команда обнаружила на коже особые датчики, настроенные на температуру от 15 до 25 градусов Цельсия, которая считается прохладной. При активации эти датчики возбуждают сенсорные нейроны, которые затем посылают сигналы в спинной мозг. Там сигналы усиливаются и передаются дальше, в конечном итоге активируя нейроны, связанные с головным мозгом.

Эти температурно-чувствительные сенсоры на коже уже были известны и, отчасти, принесли исследователям Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2021 года. Однако тот факт, что холодовой сигнал усиливается в спинном мозге, является новым открытием.

В ходе эксперимента исследователи деактивировали клетки, ответственные за это усиление, у мышей — специализированные интернейроны — и обнаружили, что грызуны перестали реагировать на холод. Они также заметили, что эти интернейроны реагировали только на холодовые сигналы, а не на теплые или холодные стимулы.

«Выявляя, как эти сигналы обрабатываются в мозге, наше исследование помогает заложить основу для защиты и улучшения этого фундаментального аспекта человеческого здоровья», — сказал Дуань. Стоит отметить, что недавнее исследование проводилось на мышах, но Дуань уверен, что результаты применимы и к людям. Предыдущие исследования показывают, что у людей есть те же компоненты, которые формируют нейронный путь, отвечающий за восприятие холода.

Дуань и остальные члены команды теперь надеются понять, как недавно обнаруженный путь взаимодействует с другими сенсорными контурами, например, отвечающими за боль и зуд. Они также хотят выяснить, как нарушения в этих системах могут способствовать повышению температурной чувствительности.

«Чтобы ответить на эти вопросы, мы планируем использовать передовые методы визуализации и генетические инструменты, чтобы изучить этот путь еще более подробно», — сказал Дуань.

Подобные исследования могут быть полезны для облегчения боли во время медицинских процедур. Например, некоторые онкологические пациенты, проходящие химиотерапию, испытывают холодовую аллодинию — состояние, при котором даже лёгкая прохлада вызывает болезненные ощущения. «Понимая специфику контура, отвечающего за ощущение холода, мы, возможно, сможем разработать методы лечения, направленные на этот путь, чтобы уменьшить подобные побочные эффекты», — предположил Дуань.

Исследование на мышах — лишь первый шаг в картировании этих ключевых сенсорных путей. «В мозге всё ещё существует множество сенсорных цепей, которые мы до конца не понимаем, и наше исследование — лишь один из примеров того, как их картирование может привести к новым захватывающим открытиям», — резюмировал Дуань.