Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν έχουν φωτίσει μια ολοκληρωμένη αισθητηριακή οδό που δείχνει πώς το δέρμα μεταδίδει τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος στον εγκέφαλο.
Αυτή η ανακάλυψη, που πιστεύεται ότι είναι η πρώτη του είδους της, αποκαλύπτει ότι οι ψυχρές θερμοκρασίες έχουν τη δική τους οδό, υποδεικνύοντας ότι η εξέλιξη έχει δημιουργήσει διαφορετικά κυκλώματα για ζεστές και ψυχρές θερμοκρασίες. Αυτό δημιουργεί μια κομψή λύση για την εξασφάλιση ακριβούς θερμικής αντίληψης και κατάλληλων συμπεριφορικών αντιδράσεων στις περιβαλλοντικές αλλαγές, δήλωσε ο Bo Duan, κύριος συγγραφέας της νέας μελέτης.
«Το δέρμα είναι το μεγαλύτερο όργανο του σώματος. Μας βοηθά να ανιχνεύουμε το περιβάλλον μας και να διαχωρίζουμε και να διακρίνουμε διαφορετικά ερεθίσματα», δήλωσε ο Duan, αναπληρωτής καθηγητής μοριακής, κυτταρικής και αναπτυξιακής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. «Υπάρχουν ακόμα πολλά ενδιαφέροντα ερωτήματα σχετικά με το πώς το κάνει αυτό, αλλά τώρα έχουμε μια οδό για το πώς αντιλαμβάνεται τις ψυχρές θερμοκρασίες. Αυτό είναι το πρώτο νευρωνικό κύκλωμα για την αίσθηση της θερμοκρασίας στο οποίο η πλήρης οδός από το δέρμα στον εγκέφαλο έχει εντοπιστεί με σαφήνεια».
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications.
Αυτή η εργασία εμβαθύνει την κατανόησή μας για τη θεμελιώδη βιολογία και μας φέρνει πιο κοντά σε μια εξήγηση για το πώς εξελιχθήκαμε για να κατοικούμε σε ασφαλείς θερμοκρασίες και να αποφεύγουμε επικίνδυνες ακραίες συνθήκες, δήλωσε ο Duan. Αλλά έχει και ιατρικές επιπτώσεις που μπορούν να διερευνηθούν για να βοηθήσουν στη βελτίωση της ποιότητας ζωής των ανθρώπων στο μέλλον.
Για παράδειγμα, περισσότερο από το 70% των ανθρώπων που έχουν υποβληθεί σε χημειοθεραπεία βιώνουν πόνο που προκαλείται από ψυχρές θερμοκρασίες, δήλωσε ο Duan. Η νέα μελέτη διαπίστωσε ότι το νευρωνικό κύκλωμα που είναι υπεύθυνο για την ανίχνευση αβλαβούς δροσιάς δεν προκαλεί αυτό το είδος ψυχρού πόνου. Αλλά, κατανοώντας πώς λειτουργεί το κύκλωμα ανίχνευσης δροσιάς όταν λειτουργεί σωστά υπό κανονικές συνθήκες, οι ερευνητές έχουν πλέον καλύτερες πιθανότητες να ανακαλύψουν τι πάει στραβά σε ασθένειες ή τραυματισμούς. Θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στην ανάπτυξη στοχευμένων θεραπειών για την αποκατάσταση της υγιούς αίσθησης χωρίς να επηρεάζεται η κανονική αντίληψη της θερμοκρασίας.
Στη μελέτη τους, ο Duan και η ομάδα του χρησιμοποίησαν εξελιγμένες τεχνικές απεικόνισης και ηλεκτροφυσιολογία για να παρατηρήσουν πώς τα ποντίκια μετέδιδαν την αίσθηση των ψυχρών θερμοκρασιών από το δέρμα τους στον εγκέφαλο.
Είναι μια προσέγγιση που η ομάδα έχει εφαρμόσει σε άλλες αισθήσεις στο παρελθόν. Με επικεφαλής τον μεταδιδακτορικό ερευνητή Hankyu Lee και τις διδακτορικές φοιτήτριες Chia Chun Hor και Lorraine Horwitz, η ομάδα έστρεψε την προσοχή της στη θερμοκρασία σε αυτή την εργασία.
«Αυτά τα εργαλεία μας έχουν επιτρέψει να εντοπίσουμε προηγουμένως τις νευρικές οδούς για χημική και μηχανική φαγούρα», δήλωσε ο Duan. «Η ομάδα εντόπισε αυτήν την πολύ ενδιαφέρουσα, πολύ εξειδικευμένη οδό για αίσθηση δροσιάς».
Το σήμα δροσιάς ξεκινά από το δέρμα, το οποίο φιλοξενεί αισθητήρες μορίων που μπορούν να ανιχνεύσουν ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασιών μεταξύ περίπου 15 και 25 βαθμών Κελσίου (59 και 77 βαθμούς Φαρενάιτ). Όταν αυτοί οι αισθητήρες ενεργοποιούνται, διεγείρουν πρωτογενείς αισθητήριους νευρώνες, οι οποίοι στέλνουν το σήμα δροσιάς στον νωτιαίο μυελό. Εδώ, η ομάδα διαπίστωσε ότι το σήμα ενισχύεται από εξειδικευμένους ενδιάμεσους νευρώνες, οι οποίοι στη συνέχεια ενεργοποιούν νευρώνες προβολής που συνδέονται με τον εγκέφαλο.
Οι ερευνητές γνώριζαν προηγουμένως για τα μοριακά θερμόμετρα του δέρματος -εν μέρει, αυτά χάρισαν στους ερευνητές στην Καλιφόρνια το βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής του 2021 -αλλά ο ενισχυτής του νωτιαίου μυελού ήταν ένα άγνωστο βασικό συστατικό. Με τον ενισχυτή απενεργοποιημένο, το σήμα δροσιάς χάνεται στον θόρυβο, διαπίστωσε η ομάδα.
Αν και η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε ποντίκια, κάθε συστατικό του κυκλώματος έχει αποδειχθεί ότι υπάρχει και στους ανθρώπους μέσω γενετικής αλληλούχισης, δήλωσε ο Duan. Είναι λοιπόν πιθανό να έχουμε την ίδια οδό να ευχαριστήσουμε για την αναζωογονητική αίσθηση του να μπαίνεις σε ένα κλιματιζόμενο δωμάτιο μια ζεστή καλοκαιρινή μέρα.
Προχωρώντας, η ομάδα προσπαθεί να εντοπίσει την οδό ή τις οδούς που εμπλέκονται στον οξύ πόνο από το κρύο. «Νομίζω ότι οι επώδυνες αισθήσεις θα είναι πιο περίπλοκες», είπε ο Duan. «Όταν βρισκόμαστε σε πιο επικίνδυνες καταστάσεις, θα μπορούσαν να υπάρχουν πολλαπλές οδοί που εμπλέκονται».
Η ομάδα του ενδιαφέρεται επίσης για το πώς ο εγκέφαλος επεξεργάζεται αυτά τα διάφορα σήματα του δέρματος και πώς έχουμε εξελιχθεί όχι μόνο για να τα διαφοροποιούμε, αλλά και για να συνδέουμε τα συναισθήματα με αυτά για να προστατεύσουμε τον εαυτό μας.
Στην πραγματικότητα, είναι η περιέργεια γύρω από τέτοιου είδους τα ερωτήματα που αρχικά παρακίνησε το έργο του Duan. «Το καλοκαίρι, μου αρέσει να περπατάω κατά μήκος της λίμνης Μίσιγκαν και να έχω ένα απαλό αεράκι να χτυπάει το πρόσωπό μου. Νιώθω πολύ δροσερός, πολύ άνετα», είπε ο Duan. «Αλλά ο χειμώνας είναι πραγματικά απαίσιος για μένα».
Περισσότερες πληροφορίες: A dedicated skin-to-brain circuit for cool sensation in mice, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61562-y
