چگونه مغز گرم و سرد را رمزگذاری می کند


چگونه مغز گرم و سرد را رمزگذاری می کند

تصویربرداری میانگین کلسیم میدان گسترده نشان می دهد که چگونه قشر منزوی خلفی به تحریک سرد (چپ) و گرم (راست) پا جلوی پا موش پاسخ می دهد. اعتبار: Mikkel Vestergaard، Poulet Lab، Max Delbrück Center

محققان مرکز Max Delbrück ناحیه ای از مغز را پیدا کرده اند که مسئول درک ما از دما هنگام لمس اشیا است. کاغذی که در طبیعت، از کشف یک “قشر حرارتی” واقع در ناحیه خلفی قشر منزوی خبر می دهد.

یک قهوه داغ، یک نوشابه سرد – توانایی ما در تشخیص دمای اجسام برای زنده ماندن در جهان بسیار مهم است. تقریباً برای یک قرن، دانشمندان تلاش کرده‌اند تا مشخص کنند که توانایی تشخیص دما در کجای مغز قرار دارد. برخی پیشنهاد کرده اند که یک “قشر حرارتی” متمایز وجود دارد، اما وجود یک منطقه خاص تاکنون مورد بحث بوده است.

محققان مرکز Max Delbrück در برلین یک قشر حرارتی را در مغز موش‌ها شناسایی کرده‌اند و سلول‌های عصبی (یا «نرون‌ها») را شناسایی کرده‌اند که دمای سرد یا گرم را تشخیص می‌دهند.

پروفسور جیمز پولت، عصب شناس در مرکز MaxDelbrück و Charité-Universitätsmedizin که تیم تحقیقاتی را رهبری می کند، می گوید: «درک نحوه عملکرد مغز مرز نهایی علم است و بررسی ادراک حسی راه خوبی برای انجام این کار است. “متاسفانه بسیاری از بیماری های مغزی بدون درمان وجود دارد، از جمله بیماری هایی که ادراک حسی را تغییر می دهند. در دراز مدت، درک نحوه عملکرد مدارهای سلول های عصبی در مغز سالم به اصلاح مغز بیمار کمک می کند.”

هنگامی که شخص در جهان حرکت می کند، مغز اطلاعاتی را که از اندام های حسی جریان می یابد پردازش می کند تا درک آگاهانه ای از جهان بسازد. بیشتر این اتفاق در لایه چین خورده بیرونی مغز به نام قشر رخ می دهد. پولت و تیمش قبلاً دریافته بودند که نورون‌های قشر حسی جسمی اولیه وقتی پوست در تماس با دمای سرد قرار می‌گیرد، پاسخ می‌دهند. بنابراین، آنها انتظار داشتند که دمای گرم نیز در این منطقه رمزگذاری شود.

نورون های خاص به سرما و گرما پاسخ می دهند

دکتر میکل وسترگارد و دکتر ماریو کارتا، اولین نویسندگان و محققان در آزمایشگاه مدارهای عصبی و رفتار پولت، این فرضیه را در موش هایی که مغزشان شبیه به انسان است، آزمایش کردند. آنها دمای ملایمی را به پنجه های جلوی حیوانات رساندند و از تکنیک های تصویربرداری برای کشف اینکه کدام قسمت از مغز به تغییرات دمای پوست واکنش نشان می دهد، استفاده کردند.

چگونه مغز گرم و سرد را رمزگذاری می کند

تصویر اپی فلورسانس از قشر منزوی خلفی موش با نورون هایی که پروتئین حساس به کلسیم را به رنگ سبز و یک نشانگر عصبی عمومی را به رنگ قرمز بیان می کنند. اعتبار: Mikkel Vestergaard، Poulet Lab، Max Delbrück Center

در کمال تعجب، دانشمندان دریافتند که قشر حسی جسمی اولیه به گرما پاسخ نمی دهد. هنگامی که آنها به اطراف نگاه کردند، متوجه شدند که نورون ها در ناحیه ای در کنار مغز به نام قشر منزوی خلفی پاسخ می دهند. Carta می‌گوید: «مطالعه ما نشان می‌دهد که به نظر می‌رسد قشر منزوی خلفی حاوی قشر گرمایی گریزان است.

آنها سپس از یک میکروسکوپ دو فوتونی برای بررسی پاسخ تک تک نورون ها در قشر منزوی خلفی استفاده کردند. وسترگارد می‌گوید: «ما دریافتیم که نورون‌های خاص پاسخ‌دهنده به سرما و نورون‌های خاص پاسخ‌دهنده گرم، و همچنین بسیاری از نورون‌هایی که هم به گرم و هم به سرد پاسخ می‌دهند، وجود دارد.

نورون های گرم و سرد کاملا متفاوت واکنش نشان دادند. نورون های گرم به دمای مطلق پاسخ دادند، در حالی که نورون های سرد به تغییر نسبی دما پاسخ دادند. پاسخ‌های سرد نیز سریع‌تر فعال شدند و زودتر از پاسخ‌های گرم از بین رفتند. وسترگارد می گوید: «این نشان می دهد که ممکن است مسیرهای جداگانه ای برای درک سرما در مقابل گرم وجود داشته باشد.

جریان دما

برای اثبات قطعی نقش قشر منزوی در درک دما، دانشمندان به موش‌ها آموزش دادند تا دمای سرد یا گرم را گزارش کنند. سپس از تکنیک اپتوژنتیک برای غیرفعال کردن موقت قشر منزوی خلفی در حین ارائه یک محرک حرارتی استفاده کردند. پولت می گوید: «وقتی ما این کار را انجام دادیم، موش محرک دما را احساس نکرد. وقتی دانشمندان سرکوب این قسمت از قشر مغز را متوقف کردند، موش دوباره این حس را احساس کرد.

در آینده، تیم Poulet قصد دارد مسیر جریان دما از پوست، از طریق نخاع به تالاموس و در نهایت به قشر مغز را مطالعه کند. او می‌گوید: «ما در حال بررسی ایستگاه‌های مختلف هستیم تا ببینیم اطلاعات دما کجا و چگونه نمایش داده می‌شود و چگونه در طول مسیر تغییر می‌کند.

آنها همچنین در حال مطالعه یکی از معماهای بزرگتر این مطالعه هستند: چرا قشر حسی جسمی اولیه، که سرما را درک می کند، به گرما پاسخ نمی دهد؟ دانشمندان بر این باورند که این منطقه می‌تواند مسئول درک بافت‌های پیچیده مانند رطوبت، صافی یا فلز باشد.

پولت می گوید: «ممکن است نمایش سرد در قشر حسی تنی به نوعی به تشخیص ساختار سطحی پیچیده کمک کند. “ما باید آزمایش‌های بیشتری انجام دهیم تا واقعاً بفهمیم. این جذاب است و هنوز نسبتاً نامشخص است.”

اطلاعات بیشتر:
M. Vestergaard و همکاران، کدگذاری سلولی دما در قشر پستانداران، طبیعت (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05705-5

ارائه شده توسط مرکز ماکس دلبروک برای پزشکی مولکولی

نقل قول: چگونه مغز گرم و سرد را رمزگذاری می کند (2023، 14 فوریه) در 14 فوریه 2023 از https://medicalxpress.com/news/2023-02-brain-encodes-cool.html بازیابی شده است.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.