Как происходит восприятие слабых сенсорных сигналов?

Ученые из Бостона и Стэнфорда выяснили, наконец, функцию телец Мейснера, которые были открыты 165 лет назад, но все еще оставались слабо изученными. Они отвечают за сенсорное восприятие слабых стимулов – поглаживания и прикосновения.

Как происходит восприятие слабых сенсорных сигналов?

Тельце Мейснера – механический сенсорный конечный орган – было обнаружено в коже всех млекопитающих, в том числе и на кончиках пальцев человека. Несмотря на то что эта структура открыта 165 лет назад, ее функция до сих пор до конца не известна. Группа ученых из США в помощью генетических методов вывела линию взрослых мышей без телец Мейснера и исследовала, к каким изменениям приводит их отсутствие.

У мышей, у которых отсутствует нейротрофический фактор мозга (BDNF) или его рецептор TrkB, наблюдается целый ряд дефицитов развития, включая отсутствие телец Мейснера. А эксперименты по исследованию развития телец Мейснера показали, что они имеют два пути иннервации, которые связаны между собой.

Сенсорный нейрон-специфический нокаут TrkB приводил к полной потере телец Мейсснера, не затрагивая другие механосенсорные концевые органы в гладкой (не волосистой) коже мыши, включая механосенсорные нейрон-клеточные комплексы Aβ (иннервирующие каждое из телец) и тельца Пачини. Поведенческие тесты показали, что у мышей, у которых отсутствуют тельца Мейсснера, не хватало восприятия и реакций на самые слабые определяемые силы, действующие на гладкую кожу – прикосновение и поглаживание.

Эксперименты по генетическому маркированию показали, что тельца Мейснера иннервируются двумя молекулярно различными типами сенсорных нейронов Aβ (быстрые, миелинизированные), один из которых экспрессирует TrkB, а другой — тирозинкиназу Ret. Несмотря на иннервацию одного и того же конечного органа, ответы этих двух типов нейронов Aβ на тактильные раздражители различались: TrkB-положительный (TrkB+) афферент тельца Мейсснера был более чувствительным и реагировал на начало и постепенное усиление давления на гладкую кожу, тогда как Ret+ афферент был менее чувствителен и редко реагировал на шаговое смещение. Некоторые нейроны Ret+ даже имели устойчивые ответы во время статического надавливания.

Кроме того, удалось обнаружить, что окончания аксонов этих двух типов Aβ механосенсорных нейронов гомотипически мозаичны, но гетеротипически смещены. Вычислительное моделирование показало, что это анатомическое расположение телец максимально выгодно с точки зрения восприятия информации, обеспечивая при этом полное покрытие кожи с использованием ограниченного числа нейронов.

Наконец, ультраструктурный анализ с использованием электронной микроскопии выявил, что концы аксонов более чувствительных афферентов TrkB + Meissner имели большее количество витков, которые шванновские клетки образуют вокруг нейронов в ходе формирования оболочки нерва, чем окончания менее чувствительных афферентов Ret +.

Ученые пришли к выводу, что два гомотипически мозаичных, но гетеротипически смещенных механосенсорных нейрона Aβ с четко выраженными молекулярными, физиологическими и ультраструктурными свойствами иннервируют мейсснеровские тельца, которые лежат в основе восприятия слабых прикосновений и обуславливают даже некоторые поведенческие реакции, такие как эмпатия и психологическое расположение.

Результаты исследования опубликованы в Science.

Текст: Дарья Тюльганова

Ссылка на источник

Просмотров
Всего:
1 120 | За месяц: 0 | За неделю: 0 | За сутки: 0