منشا لمس لذت بخش از پوست تا مغز در موش ها ردیابی می شود

لمس آرامش بخش والدین آغوش گرم یک دوست آغوش فریبنده یک عاشق اینها از جمله لذت های لمسی در زندگی ما هستند.

اکنون، دانشمندان مؤسسه زاکرمن کلمبیا و دو موسسه شریک، نقاط شروع ناشناخته قبلی در مسیرهای عصبی زیست‌شناختی را گزارش می‌کنند که زیربنای تماس‌های اجتماعی لذت‌بخش، جنسی و غیره است. مهم‌تر از همه در مطالعات موش‌ها، آنها برای اولین بار یک مسیر کامل را کشف کردند که با نورون‌هایی در پوست شروع می‌شود که به نوازش‌های ملایم پاسخ می‌دهند و تمام مسیر را تا مراکز لذت مغز ادامه می‌دهند. این تحقیق امروز در منتشر شده است سلول.

به گفته محققان، یافته‌ها همچنین به درمان‌های مبتنی بر لمس برای کاهش اضطراب، استرس و افسردگی اشاره می‌کنند. علاوه بر این، چنین درمان‌هایی ممکن است برای مبتلایان به اوتیسم و ​​سایر بیماری‌هایی که حتی لمس حساس را غیرقابل تحمل کند، نویدبخش باشد.

دکتر اسماعیل عبدالصبور، محقق اصلی مؤسسه زاکرمن کلمبیا و نویسنده مسئول در این مقاله، گفت: «از ابتدا، این پروژه دارای ریسک و پاداش بالا در سراسر آن نوشته شده بود. ما فقط داده‌ها را به جایی که ما را برد دنبال می‌کردیم.»

دانشمندان مدت‌هاست که می‌دانند پوست دارای سلول‌های حسی لمسی – اجزای کلیدی سیستم عصبی محیطی – است که ما را قادر می‌سازد تا بافت‌ها و دماهای مختلف و همچنین انواع محرک‌های مکانیکی لذت‌بخش و دردناک را تشخیص دهیم.

دکتر عبدالصبور، که همچنین استادیار علوم زیستی در کلمبیا است، گفت: «ما مطمئن نبودیم که این تصویر از لمس اجتماعی کاملاً درست باشد. ما تصمیم گرفتیم آزمایش کنیم که آیا نورون های لمسی به طور خاص برای لمس مفید تنظیم شده اند یا خیر.

محققان در Caltech که دسته‌ای از سلول‌های حسی را مطالعه کردند که سلول‌های Mrgprb4 را با نام گیرنده‌ای در غشاءشان می‌نامیدند، نکاتی درباره این احتمال وجود داشت. دانشمندان دریافتند این سلول ها به سکته های سبک پاسخ می دهند.

تحقیق جدید در سلول نقطه اوج یک مسیر چهار ساله کار مشترک است که شامل نزدیک به 20 دانشمند (12 نفر از آزمایشگاه عبدصبور، از جمله نویسنده اول) از سه مؤسسه است تا با دقت بیشتری به این سلول ها نگاه کنند.

کلید این مطالعه یک تکنیک قدرتمند به نام اپتوژنتیک بود که در آن انواع سلول‌های منفرد مهندسی می‌شوند تا زمانی که محققان رنگ‌های خاصی از نور را به آنها می‌تابانند، فعال شوند. این تکنیک به ویژه برای بررسی عملکرد جمعیت های خاصی از سلول ها مناسب است.

محققان کاوش خود را در پاییز 2018 در دانشگاه پنسیلوانیا آغاز کردند، زمانی که دکتر عبدالصبور یکی از اعضای هیئت علمی آنجا بود و در حال مطالعه علوم اعصاب درد بود. آن زمان بود که لیا الیاس دانشجوی آن زمان فارغ التحصیل و سپس تکنسین آزمایشگاه ویلیام فاستر (اکنون دانشجوی کارشناسی ارشد کلمبیا در برنامه نوروبیولوژی و رفتار و اولین نویسنده در سلول کاغذ) یک مشاهده شگفت انگیز انجام داد.

دکتر الیاس گفت: «ما دیدیم که با فعال کردن این جمعیت مورد مطالعه از سلول‌های حسی لمسی در پشت موش، حیوانات پشت خود را پایین می‌آورند و این وضعیت خمشی پشتی را به خود می‌گیرند. در دنیای جوندگان، چنین وضعیتی نشانه کلیدی پذیرش جنسی است که معمولاً به توجه فیزیکی یک موش خواستگار نیاز دارد.

دکتر الیاس که اکنون دانشجوی فوق دکترا در دانشگاه جان هاپکینز در بالتیمور است، گفت: «خیلی عجیب بود. ما نمی‌دانستیم با آن چه کنیم.

در قلب این سرنخ جذاب، خطی از موش‌ها قرار داشت که این تیم مهندسی ژنتیکی کرده بود تا سلول‌های حساس به لمس Mrgprb4 حیوانات وقتی با نور آبی روشن شوند، شلیک کنند. این نوع سلول‌های لمسی قبلاً با هیچ رفتار اجتماعی خاصی مرتبط نبودند، اما وقتی دکتر الیاس و فاستر این سلول‌ها را با تابش نور آبی به موش‌ها فعال کردند، آن دو به سختی می‌توانستند پاسخ‌های خمشی پشتی را که می‌دیدند باور کنند.

داده های ویدئویی با سرعت بالا از رفتار غیرقابل انکار بود. و بعداً، تیم تحقیقاتی به سرپرستی دانشجوی فارغ التحصیل آن زمان ملانی شافلر، مشاهده کردند که همین موش ها داوطلبانه به همان نقطه ای در اتاق تحقیقاتی می روند که حیوانات قبلاً در آن نورپردازی شده بودند. این نشانه ای بود که حیوانات شلیک سلول های حسی Mrgprb4 در پشت خود را به عنوان پاداش تجربه کردند.

دکتر Abdus-Saboor گفت: «این اولین نمونه مستند بود که نشان می‌دهد یک رفتار خاص ممکن است توسط این نورون‌های Mrgprb4 ایجاد یا پشتیبانی شود.

در حالی که دورسی فلکشن جذاب بود و به نقش بالقوه این سلول‌ها در تشخیص تماس جنسی اشاره می‌کرد، محققان به شواهد مستقیمی نیاز داشتند که نشان دهد آنها در تماس‌های اجتماعی طبیعی واسطه لمس می‌شوند. اما همه‌گیری مداخله کرد و سرعت تحقیقات را کاهش داد. پیشبرد تحقیقات به قدری دشوار شد که در اواسط سال 2020، تیم به فکر کنار گذاشتن کامل پروژه بود.

با این حال، در ساعت یازدهم، دکتر الیاس، با ایزابلا سوچی، که در آن زمان تکنسین آزمایشگاه در پن (که اکنون دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد در کلمبیا در برنامه علوم زیستی است)، کار می‌کرد، آزمایش مهمی را انجام داد. آنها با استفاده از تکنیک های ژنتیکی سلول های Mrgprb4 را از بین بردند. این دانشمندان را قادر ساخت تا ببینند که آیا فقدان این سلول ها در مدارهای لمسی بر پاسخ جنسی موش ها به تحریک لمسی تأثیر می گذارد یا خیر.

دکتر الیاس گفت: “پذیرایی جنسی به شدت کاهش یافته است.” سپس ما مطمئناً می‌دانستیم که این سلول‌ها برای لمس اجتماعی در برخوردهای طبیعی مهم هستند.»

هر چقدر هم که این نتیجه واضح بود، داده‌های جدید منجر به یک سوال تحقیقاتی قانع‌کننده اما دلهره‌آور شد: چگونه این سلول‌های محیطی از طریق نخاع به مدارهای عصبی پایین‌دست و سپس در مرکز مغز متصل می‌شوند؟

دکتر عبدالصبور در پاسخ به این سوال خاطرنشان کرد که نیاز به تکنیک‌هایی در خارج از چرخ‌خانه آزمایشگاه است که در سیستم عصبی محیطی قرار دارد. در این راستا، دکتر الیاس ابراز اشتیاق کرد که آزمایشگاه از نورسنجی فیبر استفاده کند، تکنیکی که به آن‌ها اجازه می‌دهد نورون‌های پاداش در مغز را ببینند که به محرک‌های لذت‌بخش «روشن» می‌شوند. طی چند ماه بعد و با کمک بسیار مهم سوچی، دکتر الیاس توانست نشان دهد که فعال کردن سلول‌های Mrgprb4 واقعاً باعث شلیک نورون‌ها در هسته اکومبنس، یکی از مراکز پاداش شناخته‌شده مغز می‌شود.

اما یک سوال مهم باقی ماند: این سیگنال چگونه از پوست به مغز رسید؟

همانطور که تیم در حال رشد این تحقیقات چند وجهی را در سال 2020 انجام داد، یک مطالعه به رهبری هاروارد یک قطعه گویا از پازل لمسی لذت بخش را گزارش کرد. این گروه تحقیقاتی در مطالعات خود بر روی سلول‌های نخاعی درگیر با لمس، که به عنوان سلول‌های GPR83 نامگذاری شده‌اند، پیوندهای نورون به نورون را در هر دو جهت ردیابی کردند: در مرکز ساقه مغز و محیطی به همان کلاس از سلول‌های Mrgprb4 که تیم دکتر عبد صبور. نشان داده بود که محرک های لمسی ارزشمند را شناسایی و رله می کند.

دکتر عبدالصبور گفت: «این به ما این امکان را داد که این نورون‌های GPR83 احتمالاً مجرای اتصال پوست به مغز هستند.

با آزمایش‌های اضافی – با همکاری آزمایشگاه دانشگاه راتگرز ویکتوریا ابرایرا، دکترا – این تیم موفق شد مدارهای لمسی پوست به مغز را بیشتر و با جزئیات بیشتر از آنچه قبلاً به دست آمده بود ردیابی کند. یکی از یافته‌های مهم این است که نورون‌های ساقه مغزی که تیم به رهبری هاروارد مورد مطالعه قرار دادند، با مکان‌های عمیق‌تری در مغز، ناحیه تگمنتال شکمی و همچنین هسته اکومبنس مرتبط هستند. این یک ارتباط محوری برای مشاهده بود، زیرا هر دو ناحیه مغز قبلاً با تجربه پاداش و لذت مرتبط بودند.

دکتر عبدصبور خاطرنشان می کند که افراد دارای سلول های پوستی حسی به نام آوران های لمسی C هستند که شباهت هایی با سلول های Mrgprb4 در موش ها دارند. انسان‌ها همچنین دارای نورون‌های نخاعی و مغزی هستند که با مدار لمسی که تیم دکتر عبدالصبور و دانشمندان علوم اعصاب کشف کرده‌اند، مطابقت دارد. دکتر الیاس گفت که این شباهت ها راه را برای کاربردهای بالقوه زیست پزشکی باز می کند. برای مثال، می‌توان تکنیک‌های هدفمند محیطی را برای درمان استرس، اضطراب یا افسردگی ایجاد کرد – چه از طریق درمان‌های لمسی یا حتی داروهای جدید که مستقیماً روی پوست اعمال می‌شوند.

دکتر عبد صبور افزود: «یک علامت اصلی برای بسیاری از افراد مبتلا به اوتیسم این است که دوست ندارند آنها را لمس کنند. این سوال پیش می‌آید که آیا مسیری که ما شناسایی کرده‌ایم می‌تواند تغییر کند تا افراد بتوانند از لمسی که باید به جای منفور بودن، پاداش‌دهنده باشد، بهره ببرند.

دکتر الیاس گفت: «این بیماری همه‌گیر باعث شد همه ما به شدت از این موضوع آگاه باشیم که فقدان تماس اجتماعی و فیزیکی چقدر می‌تواند مخرب باشد. “من به زوال ذهنی سالمندان در خانه های سالمندان فکر می کنم که نمی توانند با بازدیدکنندگان ارتباط معمولی داشته باشند. به این فکر می کنم که چگونه تماس فیزیکی بین والدین و نوزادان و فرزندان خردسال آنها برای رشد شناختی و اجتماعی مناسب ضروری است. ما هنوز این کار را نکرده ایم. درک کنید که چگونه این نوع لمس فواید خود را منتقل می‌کند، خواه به شدت لذت بخش باشد یا بهزیستی ذهنی بلندمدت را ارتقا دهد. به همین دلیل است که این کار بسیار ضروری است.”