عندما يتعلق الأمر بالشعور بالألم أو اللمس أو الحكة ، فإن الموقع مهم

عندما يتعلق الأمر بالشعور بالألم أو اللمس أو الحكة ، فإن الموقع مهم

أبحاث سالك هي الأولى التي تحدد مكان وجود الخلايا المختلفة المرتبطة بإثارة ردود الفعل الحسية الحركية في الحبل الشوكي

LA JOLLA - عندما تلمس موقدًا ساخنًا ، تسحب يدك بشكل انعكاسي بعيدًا ؛ إذا فاتتك درجة على سلم ، فأنت تلتقط نفسك غريزيًا. تستغرق كلا الحركتين جزءًا من الثانية ولا تتطلب أي تفكير. الآن ، قام الباحثون في معهد Salk برسم خريطة للتنظيم الفيزيائي للخلايا في النخاع الشوكي التي تساعد في التوسط في هذه "ردود الفعل الحسية الحركية" وما شابهها.

المخطط الجديد لهذا الجانب من النظام الحسي الموصوف عبر الإنترنت في الخلايا العصبية في 11 نوفمبر 2020 ، يمكن أن يؤدي إلى فهم أفضل لكيفية تطوره ويمكن أن ينحرف في ظروف مثل الحكة المزمنة أو الألم.

يقول: "تم إجراء الكثير من الأبحاث في محيط هذا النظام ، بحثًا في كيفية توليد الخلايا في الجلد والعضلات للإشارات ، لكننا لم نكن نعرف كيف يتم تداول هذه المعلومات الحسية وتفسيرها بمجرد وصولها إلى النخاع الشوكي". مارتن جولدينج، وهو أستاذ في مختبر علم الأحياء العصبي الجزيئي التابع لسالك وحائز على كرسي فريدريك دبليو وجوانا جيه ميتشل. "يمنحنا هذا العمل الجديد فهمًا أساسيًا لبنية نظامنا الحسي."

تعتبر السلوكيات الانعكاسية - التي تظهر حتى عند الأطفال حديثي الولادة - من أبسط اللبنات الأساسية للحركة. لكن ردود الفعل يجب أن تترجم المعلومات بسرعة من الخلايا العصبية الحسية التي تكتشف اللمس والحرارة والمحفزات المؤلمة إلى الخلايا العصبية الحركية ، والتي تجعل العضلات تتخذ إجراءات. بالنسبة لمعظم ردود الفعل ، يتم التوسط بين الخلايا العصبية الحسية والخلايا العصبية الحركية بواسطة الخلايا العصبية الداخلية في النخاع الشوكي ، والتي تعمل كنوع من "الوسطاء" ، وبالتالي توفير الوقت عن طريق تجاوز الدماغ. كيف يتم تنظيم هؤلاء الوسطاء لتشفير الإجراءات الانعكاسية غير مفهومة جيدًا.

لجأ جولدينج وزملاؤه إلى مجموعة من أدوات الهندسة الجزيئية التي طوروها خلال العقد الماضي لفحص تنظيم ردود الفعل الشوكية في الفئران. أولاً ، حددوا أي الخلايا العصبية الداخلية كانت نشطة عندما استجابت الفئران بشكل انعكاسي للأحاسيس ، مثل الحكة أو الألم أو اللمس. ثم قاموا بسبر وظيفة الخلايا العصبية الداخلية عن طريق تشغيلها وإيقافها بشكل فردي وملاحظة كيفية تأثر السلوكيات الانعكاسية الناتجة.

يقول باحث ما بعد الدكتوراه جرازيانا جاتو، المؤلف الأول للورقة الجديدة. "الخلايا العصبية المختلفة في نفس المكان ، حتى لو كانت لها إشارات جزيئية مختلفة تمامًا ، لها نفس الوظيفة ، في حين أن الخلايا العصبية المتشابهة الموجودة في مناطق مختلفة من النخاع الشوكي كانت مسؤولة عن ردود أفعال مختلفة."

كانت الخلايا العصبية الداخلية في الطبقة الخارجية من الحبل الشوكي مسؤولة عن نقل الرسائل الانعكاسية المتعلقة بالحكة بين الخلايا الحسية والحركية. تنقل الخلايا العصبية الداخلية الأعمق رسائل الألم — مما يتسبب في تحريك الفأر لقدم تلامسها دبوس ، على سبيل المثال. وساعدت أعمق مجموعة من الخلايا العصبية الداخلية الفئران في الحفاظ على توازنها بشكل انعكاسي ، مما أدى إلى استقرار أجسامها لمنع السقوط. ولكن في كل منطقة مكانية ، تمتلك الخلايا العصبية خصائص وهويات جزيئية مختلفة.

يقول جولدنج: "يجب أن تكون هذه السلوكيات الانعكاسية قوية جدًا للبقاء على قيد الحياة". "لذلك ، فإن وجود فئات مختلفة من العصبونات الداخلية في كل منطقة تساهم في رد فعل معين يؤدي إلى زيادة التكرار في النظام."

من خلال إثبات أن موقع كل نوع من الخلايا العصبية الداخلية داخل الحبل الشوكي مهم أكثر من الأصل التطوري للخلية أو الهوية الجينية ، اختبر الفريق وأكد نظرية موجودة حول كيفية تنظيم هذه الأنظمة الانعكاسية.

الآن بعد أن عرفوا البنية الفيزيائية للدارات العصبية الداخلية التي تشكل مسارات الانعكاس المختلفة هذه ، يخطط الباحثون لدراسات مستقبلية للكشف عن كيفية نقل الرسائل وكيف تتفاعل الخلايا العصبية في كل مساحة مع بعضها البعض. تُستخدم هذه المعرفة الآن لاستكشاف كيف تؤدي التغيرات المرضية في الجهاز الحسي الجسدي إلى حكة أو ألم مزمن. في الورق المصاحبوتعاون جاتو وجولدينج مع ريبيكا سيل من جامعة بيتسبرج لرسم خريطة لتنظيم الخلايا العصبية التي تولد أشكالًا مختلفة من الألم المزمن.

ومن بين المؤلفين الآخرين ستيف بورن ، وشيانغيو رين ، وستيفانيا دي كونستانزو ، وبيتر فينتون من معهد سالك. وبريابراتا هالدر وريبيكا سيل من كلية الطب بجامعة بيتسبرغ.

تم دعم العمل من خلال منح من المعاهد الوطنية للصحة ، EMBO ، HA و Mary K. Chapman Charitable Trust ومؤسسة David Scaife.

دوى: 10.1016 / j.neuron.2020.10.003