Columbia Üniversitesi Zuckerman Enstitüsü ve iki ortak kurumdaki bilim adamları, fare çalışmalarında zevkli, cinsel ve ödüllendirici sosyal temasla ilgili nörobiyolojik yollarda daha önce bilinmeyen başlangıç noktaları belirlediler. Cildin nazik okşamaya yanıt veren nöronlarında başlayan ve beynin zevk merkezlerinde sona eren tam bir yol tespit edebildiler.
Araştırmacılar, ödüllendirici sosyal davranış biçimlerine ayarlanmış nöronal devreleri ortaya çıkardılar. dokunmak, dokunmayı sosyal ve duygusal bozuklukların tedavisi olarak kullanmak için yol açar.
Bir ebeveynin güven verici dokunuşu. Bir arkadaşın sıcak kucaklaması. Bir sevgilinin baştan çıkarıcı kucaklaması. Bunlar hayatımızdaki dokunsal zevkler arasındadır.
Şimdi, Columbia Üniversitesi’nin Zuckerman Enstitüsü’ndeki bilim adamları ve iki ortak kurum, zevkli, cinsel ve başka açıdan ödüllendirici sosyal dokunuşun altında yatan nörobiyolojik yollarda önceden tanımlanmamış başlangıç noktalarını rapor ediyor. En önemlisi, fare çalışmalarında, ilk kez, derideki nöronlarla başlayan ve hafifçe okşamaya yanıt veren ve beynin zevk merkezlerine kadar uzanan tam bir yol gösterdiler. Bu araştırma, Cell dergisinde 23 Ocak’ta yayınlandı.
Araştırmacılar, bulguların kaygı, stres ve depresyonu hafifletmek için dokunmaya dayalı terapilere de işaret ettiğini söyledi. Dahası, bu tür terapiler, otizm ve hassas dokunuşları bile katlanılmaz hale getirebilecek diğer rahatsızlıklar için umut vaat edebilir.
“En başından beri, bu projenin her yerinde yüksek risk/yüksek ödül yazıyordu.” Columbia Zuckerman Enstitüsü’nde Baş Araştırmacı ve makalenin ilgili yazarı olan PhD Ishmail Abdus-Saboor söyledi. “Verileri bizi götürdüğü yere kadar takip etmeye devam ettik.”
Beyin haz ve ödülle ilişkilendirilen bir bölgesi olan ventral tegmental alana (mavi) yansıyan nöronlar, sırayla, omurilikteki (kırmızı) nöronlardan gelen ve kendileri de dokunma girdisi alan projeksiyonlar, farelerde zevkli bir dokunuş için deriden beyne doğrudan bir devreyi ortaya çıkarıyor. Kredi: Abdus-Saboor Lab/Zuckerman Institute
Bilim insanları, derinin farklı duyuları ayırt etmemizi sağlayan, çevresel sinir sisteminin temel bileşenleri olan dokunsal duyusal hücrelere sahip olduğunu uzun zamandır biliyorlar. dokular ve sıcaklıkların yanı sıra çeşitli zevkli ve acı verici mekanik uyaranlar.
“Bu sosyal temas resminin tam olarak doğru olduğundan emin değildik,” dedi aynı zamanda yardımcı doçent olan Dr. Abdus-Saboor Columbia’da Biyolojik Bilimler Bölümü. “Ödüllendirici dokunuş için özel olarak ayarlanmış dokunsal nöronların olup olmadığını test etmek için yola çıktık.”
Mrgprb4 hücreleri olarak adlandırılan bir duyusal hücre sınıfını inceleyen Caltech’teki araştırmacılardan bu olasılığa dair ipuçları gelmişti. reseptörleri zarlarında bulunur. Bilim adamları, bu hücrelerin hafif vuruşlara tepki verdiğini buldular.
Bir farenin sırtındaki kıllı derinin bu mikrografındaki flüoresan yeşili özellikler, Mrgprb4’te dokunsal duyu hücrelerinin varlığını ortaya koyuyor hücre soyu. Kredi: Abdus-Saboor Lab/Zuckerman Institute
Cell’deki yeni araştırma, yaklaşık 20 bilim insanının (12’si Abdus-Saboor laboratuvarından ilk yazar) bu hücrelere çok daha yakından bakmak için üç kurumdan.
Araştırmanın anahtarı, optogenetik adı verilen ve araştırmacılar belirli ışık renklerini tuttuklarında etkinleştirilebilecekleri şekilde ayrı ayrı hücre türlerinin tasarlandığı güçlü bir teknikti. üzerlerine. Bu teknik, özellikle belirli hücre popülasyonlarının işlevlerini ortaya çıkarmak için uygundur.
Araştırmacılar, araştırmalarına 2018 sonbaharında, Dr. Abdus-Saboor’un Pennsylvania Üniversitesi’nde öğretim üyesi olduğu sırada başladı. ağrının nörobilimi. İşte o zaman, o zamanki yüksek lisans öğrencisi Leah Elias ve ardından laboratuvar teknisyeni William Foster (artık Nörobiyoloji ve Davranış programında Columbia yüksek lisans öğrencisi ve Cell makalesinin ilk yazarı) şaşırtıcı bir gözlem yaptı.
“Bunu Farenin sırtındaki bu yeterince çalışılmamış dokunsal duyusal hücre popülasyonunu harekete geçirerek, hayvanların sırtlarını eğip bu dorsifleksiyon duruşunu üstlenmelerini sağladık” dedi.Kemirgenlerin dünyasında böyle bir duruş, normalde talip bir farenin fiziksel ilgisini gerektiren cinsel alıcılığın önemli bir işaretidir.
“Çok tuhaftı. Bundan ne anlam çıkaracağımızı bilmiyorduk,” dedi. böylece hayvanların Mrgprb4 dokunmaya duyarlı hücreleri, mavi ışıkla aydınlatıldığında ateşlenir. Bu tür dokunmatik hücreler daha önce herhangi bir belirli sosyal davranışla ilişkilendirilmemişti, ancak Dr. Elias ve Foster farelerin üzerine mavi ışık tutarak bu hücreleri etkinleştirdiklerinde, ikili gördükleri dorsifleksiyon tepkilerine inanamadılar.
{ 2}Davranışın yüksek hızlı video verileri şüphe götürmezdi. Ve daha sonra, o zamanki yüksek lisans öğrencisi Melanie Schaffler liderliğindeki araştırma ekibi, aynı farelerin daha önce hayvanların aydınlatıldığı araştırma odasında aynı noktaya gönüllü olarak gittiklerini gözlemledi. Bu, hayvanların sırtlarındaki Mrgprb4 duyu hücrelerinin ateşlenmesini ödüllendirici olarak deneyimlediklerini gösteriyordu.
“Bu, belirli bir davranışın bu Mrgprb4 nöronları tarafından üretilebileceğini veya desteklenebileceğini gösteren ilk belgelenmiş örnekti,” Dr. . Abdus-Saboor dedi.
Dorsifleksiyon büyüleyici olsa da ve bu hücrelerin cinsel teması algılamada potansiyel bir role işaret etse de, araştırmacıların doğal sosyal karşılaşmalar sırasında dokunmaya aracılık ettiklerine dair doğrudan kanıtlara ihtiyaçları vardı. Ancak pandemi müdahale etti ve araştırmaların hızını yavaşlattı. Araştırmayı ilerletmek o kadar zorlaştı ki, 2020’nin ortalarında ekip projeden tamamen vazgeçmeyi düşündü.
Ancak 11. saatte, o zamanlar bir teknisyen olan Isabella Succi ile çalışan Dr. Elias Penn’deki laboratuvar (şimdi Columbia’da Biyolojik Bilimler programında yüksek lisans öğrencisi), çok önemli bir deney gerçekleştirdi. Genetik teknikleri kullanarak Mrgprb4 hücrelerini ortadan kaldırdılar. Bu, bilim adamlarının dokunma devresindeki bu hücrelerin yokluğunun farelerin dokunsal uyarıma verdiği cinsel tepkiyi etkileyip etkilemediğini görmelerini sağladı.
Dr. Elias, “Cinsel alıcılık az önce düştü,” dedi. “Daha sonra bu hücrelerin doğal karşılaşmalarda sosyal temas için önemli olduğundan emin olduk.”
Bu sonuç ne kadar net olursa olsun, yeni veriler zorlayıcı ama yıldırıcı bir araştırma sorusuna yol açtı: Bu periferik hücreler diğer hücrelere nasıl bağlanır? omurilikten aşağı akış nöral devre ve sonra daha merkezi olarak beyne mi?
Dr. Abdus-Saboor, bu soruyu yanıtlarken, periferik sinir sisteminde bulunan laboratuvarın kaptan köşkü dışında tekniklerin gerekli olduğunu belirtti. Bu amaçla, Dr. Elias, laboratuvarın, beyindeki ödül nöronlarının zevkli uyaranlara “yandığını” görmelerini sağlayacak bir teknik olan fiber fotometriyi benimseme konusundaki istekliliğini dile getirdi. Önümüzdeki birkaç ay boyunca ve Succi’nin çok önemli yardımıyla Dr. Elias, Mrgprb4 hücrelerinin etkinleştirilmesinin gerçekten de beynin bilinen ödül merkezlerinden biri olan akumbens çekirdeğinde nöronların ateşlenmesine neden olduğunu göstermeyi başardı.
Ancak bir Geriye kritik soru kaldı: Bu sinyal deriden beyne nasıl ulaştı?
Genişleyen ekip 2020’de bu çok yönlü araştırmayı üstlenirken, Harvard öncülüğünde yürütülen bir çalışma, bu sinyalin önemli bir parçasını bildirdi. keyifli dokunmatik bulmaca. Bu araştırma grubu, GPR83 hücreleri olarak adlandırılan dokunmayla ilgili omurilik hücreleriyle ilgili çalışmalarında, nöronlar arası bağlantıları her iki yönde de izledi: merkezi olarak beyin sapına ve periferik olarak Dr. Abdus-Saboor’un ekibinin kullandığı Mrgprb4 hücrelerinin aynı sınıfına. ödüllendirici dokunma uyaranlarını algılayıp ilettiğini göstermişti.
“Bu bize, bu GPR83 nöronlarının muhtemelen deriyi beyne bağlayan bir kanal olduğunu gösterdi,” dedi Dr. Abdus-Saboor.{ 1}
Ekip, doktoralı Victoria Abraira’nın Rutgers Üniversitesi laboratuvarı ile işbirliği içinde yapılan ek deneylerle, ciltten beyne dokunma devresini daha önce elde edilenden daha fazla ve daha ayrıntılı bir şekilde izlemeyi başardı. Önemli bir bulgu, Harvard liderliğindeki ekibin üzerinde çalıştığı beyin sapı nöronlarının beyindeki daha derin konumlarla, ventral tegmental alanla ve ayrıca nükleus akumbensleriyle bağlantılı olmasıdır. Bu, gözlemlenmesi gereken çok önemli bir bağlantıydı çünkü her iki beyin bölgesinin de ödül ve zevk deneyimiyle ilişkili olduğu zaten biliniyordu.
Dr. Abdus-Saboor, insanların farelerdeki Mrgprb4 hücreleriyle bazı benzerlikleri olan C-dokunsal afferentler adı verilen duyusal deri hücrelerine sahip olduğuna dikkat çekiyor. İnsanlar ayrıca, Dr. Abdus-Saboor’un ekibi ve sinirbilimcilerin ortaya çıkardığı dokunmatik devrelere karşılık gelen omurilik ve beyin nöronlarına sahiptir. Bu benzerlikler potansiyel biyomedikal uygulamalara giden yolu açıyor, Dr.Örneğin, stresi, kaygıyı veya depresyonu tedavi etmek için periferi hedef alan teknikler geliştirmek mümkün olabilir; ister dokunma terapileri, ister doğrudan cilde uygulanan yeni ilaçlar yoluyla.
“Otizmli birçok kişi için önemli bir semptom. Abdus-Saboor, kendilerine dokunulmasından hoşlanmamaları,” diye ekledi. “Bu, belirlediğimiz yolun değiştirilip değiştirilemeyeceği sorusunu akla getiriyor, böylece insanlar, itici değil ödüllendirici olması gereken dokunuştan faydalanabiliyor.”
“Pandemi, eksikliğin ne kadar yıkıcı olduğunun hepimizi keskin bir şekilde fark etmesini sağladı. sosyal ve fiziksel temas olabilir,” dedi Dr. Elias. “Bakımevlerinde ziyaretçilerle tipik bir temas kuramayan yaşlıların zihinsel gerilemesini düşünüyorum. Uygun bilişsel ve sosyal gelişim için ebeveynler ile yeni doğan bebekleri ve küçük çocukları arasındaki fiziksel temasın nasıl gerekli olduğunu düşünüyorum. Bu tür dokunuşların, ister son derece zevkli ister uzun vadeli zihinsel sağlığı teşvik etsin, faydalarını nasıl aktardığını henüz anlamadık. Bu nedenle bu çalışma çok önemlidir.”
“Dopaminerjik zevkli dokunuş ve cinsel alıcılığın altında yatan dokunmatik nöronlar” başlıklı makale, 23 Ocak 2023’te Cell’de çevrimiçi olarak yayınlandı. Bağlı kuruluşlarla birlikte yazarların tam listesi beş kurumdan şunları içerir: Leah J. Elias, Isabella Succi, Melanie D. Schaffler, William Foster, Mark A. Gradwell, Manon Bohic, Akira Fushiki, Aman Upadhyay, Lindsay L. Ejoh, Ryan Schwark, Rachel Frazer, Brittany Bistis, Jessica E. Burke, Victoria Saltz, Jared E. Boyce, Anissa Jhumka, Rui M. Costa, Victoria E. Abraira, Ishmail Abdus-Saboor.
Referans: “Dopaminerjik zevkli dokunuş ve cinsel alıcılığın altında yatan dokunmatik nöronlar” Yazan: Leah J. Elias, Isabella K. Succi, Melanie D. Schaffler, William Foster, Mark A. Gradwell, Manon Bohic, Akira Fushiki, Aman Upadhyay, Lindsay L. Ejoh, Ryan Schwark, Rachel Frazer, Brittany Bistis, Jessica E. Burke, Victoria Saltz, Jared E. Boyce, Anissa Jhumka, Rui M. Costa, Victoria E. Abraira ve Ishmail Abdus -Saboor, 23 Ocak 2023, Cell.
DOI: 10.1016/j.cell.2022.12.034
Finansman ve destek kaynakları arasında Pennsylvania Üniversitesi, Columbia Üniversitesi, Rutgers yer alır. Üniversite, Ulusal Sağlık Enstitüleri (NINDS dahil), Rita Allen Vakfı, Pew Charitable Trust, Brain Research Foundation, Alfred P. Sloan Foundation ve Whitehall Foundation.
.