อธิบาย: โนเบลสาขาการถอดรหัสศาสตร์แห่งการสัมผัส

David Julius และ Ardem Patapoutian ระบุกลไกที่เครื่องตรวจจับสัมผัสสื่อสารกับระบบประสาท การวิจัยด้านการแพทย์ของพวกเขามีความหมายอย่างไร?

นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน David Julius (ซ้าย) และ Ardem Patapoutian

ประสาทสัมผัสทั้งห้าที่มนุษย์รับรู้และสัมผัสโลกรอบตัวนั้นเป็นที่รู้จักกันดี กลไกภายในภายในร่างกายมนุษย์ที่เรารับรู้และตอบสนองต่อแสง เสียง กลิ่น และรส เป็นที่เข้าใจกันเป็นอย่างดีมาเป็นเวลาหลายทศวรรษแล้ว ความเข้าใจในความรู้สึกของเราผ่านการสัมผัส - การรับรู้ถึงความร้อนหรือเย็น การบีบตัวหรือความเครียด หรือความรู้สึกเจ็บปวดทางร่างกาย - นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้เข้าใจมานานแล้ว

จนกระทั่ง David Julius และ Ardem Patapoutian ทำงานอิสระในสหรัฐอเมริกา ได้ค้นพบชุดของการค้นพบในช่วงปลายทศวรรษ 1990 และต้นทศวรรษ 2000 เพื่อค้นหาเครื่องตรวจจับการสัมผัสในร่างกายของเราและกลไกที่พวกมันสื่อสารกับระบบประสาทเพื่อระบุและตอบสนอง เพื่อสัมผัสเฉพาะ สำหรับการวิจัยที่แปลกใหม่ซึ่งยังคงดำเนินต่อไป Julius วัย 66 ปีและ Patapoutian วัย 54 ปีได้รับการประกาศให้เป็นผู้ชนะร่วมกันของรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาปี 2021 เมื่อวันจันทร์ที่ผ่านมา

สรีรวิทยาโนเบลเป็นสาขาแรกในสาขาวิทยาศาสตร์ที่จะประกาศ รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จะประกาศในวันอังคาร ตามด้วยรางวัลในสาขาเคมีในวันต่อมา

เซนเซอร์

Julius และ Patapoutian ได้รับรางวัล สำหรับการค้นพบตัวรับอุณหภูมิและการสัมผัส . พูดง่ายๆ ก็คือ พวกเขาค้นพบเซ็นเซอร์ระดับโมเลกุลในร่างกายมนุษย์ที่ไวต่อความร้อนและแรงกดทางกล และทำให้เรารู้สึกร้อนหรือเย็น หรือการสัมผัสของมีคมบนผิวหนังของเรา

เซ็นเซอร์ประดิษฐ์เป็นที่คุ้นเคยในโลกปัจจุบัน เทอร์โมมิเตอร์เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิทั่วไป ในห้องหนึ่ง โต๊ะหรือเตียงจะไม่สามารถรับรู้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้แม้ว่าจะโดนความร้อน แต่เทอร์โมมิเตอร์ก็รับรู้ได้ ในทำนองเดียวกัน ในร่างกายมนุษย์ โมเลกุลทั้งหมดไม่รับรู้ถึงความร้อนเมื่อสัมผัสกับความร้อน มีเพียงโปรตีนที่จำเพาะเจาะจงเท่านั้นที่ทำ และมันเป็นหน้าที่ของพวกมันที่จะถ่ายทอดสัญญาณนี้ไปยังระบบประสาท ซึ่งจะกระตุ้นการตอบสนองที่เหมาะสม นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าต้องมีเซ็นเซอร์ดังกล่าว แต่ไม่สามารถระบุได้จนกว่าจูเลียสจะค้นพบตัวรับความร้อนตัวแรก

มันเป็นการค้นพบขั้นพื้นฐานมาก การระบุตัวรับความร้อนโดยจูเลียสในปลายทศวรรษ 1990 ผ่านการตรวจสอบยีนหลายร้อยยีนที่น่าเบื่อหน่ายสำหรับความไวต่ออุณหภูมิ วันนี้ เรามีคอมพิวเตอร์และแบบจำลองที่มีประสิทธิภาพมาก ซึ่งสามารถลดการทำงานและติดตามกระบวนการได้อย่างรวดเร็ว แต่ในสมัยนั้น จำเป็นต้องมีการวิจัยที่อุตสาหะอย่างมาก การค้นพบครั้งแรกนั้นนำไปสู่การระบุตัวรับอื่น ๆ อีกหลายตัว เช่นเดียวกับตัวรับที่ไวต่อความร้อน มีตัวรับอื่นๆ ที่สามารถรับรู้ถึงความเย็นได้ และอื่นๆ ที่สามารถสัมผัสได้ถึงความกดดัน Dipanjan Roy นักประสาทวิทยาจาก National Brain Research Center ใน Manesar กล่าวว่าตอนนี้เรารู้สิ่งเหล่านี้แล้ว

กลไกล

ความสามารถของมนุษย์ในการสัมผัสความร้อนหรือความเย็นและความกดดันนั้นไม่แตกต่างจากการทำงานของเครื่องตรวจจับหลายตัวที่เราคุ้นเคยมากนัก ตัวอย่างเช่น เครื่องตรวจจับควันจะส่งสัญญาณเตือนเมื่อตรวจพบควันเกินระดับที่กำหนด ในทำนองเดียวกัน เมื่อสิ่งที่ร้อนหรือเย็นสัมผัสร่างกาย ตัวรับความร้อนจะทำให้สารเคมีบางชนิดผ่านเข้าไปได้ เช่น แคลเซียมไอออน ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท มันเหมือนกับประตูที่เปิดออกตามคำขอที่เฉพาะเจาะจงมาก การเข้ามาของสารเคมีภายในเซลล์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในแรงดันไฟฟ้า ซึ่งระบบประสาทรับเข้าไป

มีตัวรับสเปกตรัมทั้งหมดที่มีความไวต่อช่วงอุณหภูมิที่แตกต่างกัน เมื่อมีความร้อนมากขึ้น ช่องต่างๆ จะเปิดขึ้นเพื่อให้ไอออนไหลเวียน และสมองสามารถรับรู้อุณหภูมิที่สูงขึ้นได้ Aurnab Ghose นักประสาทวิทยาจากสถาบัน Indian Institute of Science Education and Research ในเมืองปูเน่ กล่าวว่า สิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้นเมื่อเราสัมผัสสิ่งที่เย็นจัดอย่างยิ่ง

Ghose กล่าวว่าตัวรับเหล่านี้มีความไวต่อการสัมผัสภายนอกไม่เพียง แต่สามารถตรวจจับอุณหภูมิหรือการเปลี่ยนแปลงความดันภายในร่างกายได้เช่นกัน

โนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์

เมื่ออุณหภูมิร่างกายของเราเบี่ยงเบนไปจากระดับที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น มีปฏิกิริยาเกิดขึ้น ร่างกายพยายามเปลี่ยนกลับเป็นอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดหรือแกนกลาง สิ่งนี้เกิดขึ้นเพียงเพราะตัวรับความร้อนสามารถรับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และระบบประสาทพยายามที่จะฟื้นฟูสิ่งนั้น เขากล่าว

แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด เมื่อกระเพาะปัสสาวะของเราเต็ม เช่น ความดันในกระเพาะปัสสาวะจะเพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงของความดันนี้รับรู้โดยตัวรับความดันและส่งต่อไปยังระบบประสาทซึ่งสร้างแรงกระตุ้นนี้ให้บรรเทาตัวเอง การเปลี่ยนแปลงของความดันโลหิตนั้นรับรู้ได้ในลักษณะเดียวกัน และการดำเนินการแก้ไขเริ่มต้นขึ้น นั่นเป็นสาเหตุที่การค้นพบตัวรับเหล่านี้จึงเป็นรากฐานที่สำคัญต่อความเข้าใจของเราว่าร่างกายของเราทำงานอย่างไร Ghose กล่าว

ผลการรักษา

ความก้าวหน้าทางสรีรวิทยามักส่งผลให้ความสามารถในการต่อสู้กับโรคและความผิดปกติดีขึ้น อันนี้ก็ไม่ต่างกัน ดังที่ Sneha Shashidhara ปริญญาเอกด้านประสาทวิทยาการรู้คิด ชี้ให้เห็น การระบุตัวรับเหล่านี้เปิดโอกาสในการควบคุมการทำงานของพวกมัน ตัวอย่างเช่น มีตัวรับที่ทำให้เรารู้สึกเจ็บปวด หากตัวรับเหล่านี้สามารถกดทับหรือทำให้มีประสิทธิภาพน้อยลง บุคคลนั้นก็จะรู้สึกเจ็บปวดน้อยลง

อาการปวดเรื้อรังมีอยู่หลายโรคและความผิดปกติ ก่อนหน้านี้ ประสบการณ์ความเจ็บปวดเป็นเรื่องลึกลับ แต่เมื่อเราเข้าใจตัวรับเหล่านี้มากขึ้นเรื่อยๆ เป็นไปได้ที่เราจะได้รับความสามารถในการควบคุมพวกมันในลักษณะที่ความเจ็บปวดจะลดลง เธอกล่าว

Ghose กล่าวว่าการวิจัยในสาขานี้กำลังดำเนินการอยู่ เป็นไปได้ว่ายาแก้ปวดรุ่นต่อไปจะทำงานในลักษณะนี้ เขากล่าวเสริมว่ามีผลทางการรักษาอื่นๆ อีกหลายประการเช่นกัน รวมถึงการแทรกแซงที่อาจเป็นประโยชน์ในการรักษาโรคต่างๆ เช่น มะเร็งหรือโรคเบาหวาน

จดหมายข่าว| คลิกเพื่อรับคำอธิบายที่ดีที่สุดของวันนี้ในกล่องจดหมายของคุณ

แบ่งปันกับเพื่อนของคุณ: