Da bismo izvodili koordinirane pokrete, oslanjamo se na posebne senzorne neurone u našim mišićima i zglobovima. Bez njih, mozak ne bi znao šta ostatak našeg tela radi. Tim predvođen Nikolom Zampijerijem proučavao je njihove molekularne markere da bi bolje razumeo kako funkcionišu i opisao rezultate u Nature Communications.
Vid, sluh, miris, ukus, dodir: Svi smo upoznati sa pet čula koja nam omogućavaju da iskusimo našu okolinu.
Jednako važno, ali mnogo manje poznato je šesto čulo: „Njegov posao je da prikuplja informacije iz mišića i zglobova o našim pokretima, našem držanju i našem položaju u prostoru, a zatim ih prenosi našem centralnom nervnom sistemu“, kaže dr. Niccolo Zampieri, šef laboratorije za razvoj i funkciju neuronskih kola u Mak Delbruck centru u Berlinu. „Ovaj osećaj, poznat kao propriocepcija, je ono što omogućava centralnom nervnom sistemu da šalje prave signale kroz motorne neurone do mišića kako bismo mogli da izvedemo određeni pokret.“
Ovo šesto čulo – koje je, za razliku od ostalih pet, potpuno nesvesno – je ono što nas sprečava da se prevrnemo u mraku i ono što nam omogućava da ujutru podnesemo šoljicu kafe ustima zatvorenih očiju.
Ali to nije sve: „Ljudi bez propriocepcije ne mogu zapravo da izvode koordinisane pokrete“, kaže Zampieri. On i njegov tim su sada objavili članak u kojem opisuju molekularne markere ćelija uključenih u ovo šesto čulo. Nalazi bi trebalo da pomognu istraživačima da bolje razumeju kako funkcionišu proprioceptivni senzorni neuroni (pSN).
Tela pSN ćelija nalaze se u ganglijama dorzalnog korena kičmene moždine. Preko dugih nervnih vlakana su povezani sa mišićnim vretenima i organima Golgi tetive koji neprestano registruju istezanje i napetost u svakom mišiću tela. PSN šalje ove informacije u centralni nervni sistem, gde se koristi za kontrolu aktivnosti motornih neurona kako bismo mogli da izvodimo pokrete.
„Jedan od preduslova za ovo je da se pSN precizno poveže sa različitim mišićima u našim telima“, kaže dr Stephan Dietrich, član Zampierijeve laboratorije. Međutim, gotovo ništa se nije znalo o molekularnim programima koji omogućavaju ove precizne veze i daju specifičnom za mišiće pSN njihov jedinstveni identitet. „Zato smo koristili našu studiju da tražimo molekularne markere koji razlikuju pSN za mišiće abdomena, leđa i udova kod miševa“, kaže Ditrih, vodeći autor studije, koja je sprovedena u Centru Maks Delbrik.
Koristeći jednoćelijsko sekvenciranje, tim je istražio koji se geni u pSN mišića abdomena, leđa i nogu čitaju i prevode u RNK. „I pronašli smo karakteristične gene za pSN povezane sa svakom mišićnom grupom“, kaže Ditrih. „Takođe smo pokazali da su ovi geni već aktivni u embrionalnoj fazi i da ostaju aktivni barem neko vreme nakon rođenja.“ Ditrih objašnjava da to znači da postoje fiksni genetski programi koji odlučuju da li će proprioceptor inervirati trbušne, leđne mišiće ili mišiće ekstremiteta.
Među svojim nalazima, berlinski istraživači su identifikovali nekoliko gena za efrine i njihove receptore. „Znamo da su ovi proteini uključeni u vođenje nervnih vlakana u nastajanju do cilja tokom razvoja nervnog sistema“, kaže Ditrih. Tim je otkrio da su veze između proprioceptora i mišića zadnje noge bile poremećene kod miševa koji ne mogu da proizvode efrin-A5.
„Markeri koje smo identifikovali sada bi trebalo da nam pomognu da dalje istražujemo razvoj i funkciju pojedinačnih senzornih mreža specifičnih za mišiće“, kaže Ditrih. „Sa optogenetikom, na primer, možemo da koristimo svetlost da uključimo i isključimo proprioceptore, bilo pojedinačno ili u grupama. To će nam omogućiti da otkrijemo njihovu specifičnu ulogu u našem šestom čulu“, dodaje Zampieri.
Ovo znanje bi na kraju trebalo da koristi pacijentima, kao što su oni sa povredama kičmene moždine. „Kada bolje razumemo detalje propriocepcije, moći ćemo da optimizujemo dizajn neuroproteza, koje preuzimaju motoričke ili senzorne sposobnosti koje su narušene povredom“, kaže Zampieri.
On dodaje da su istraživači u Izraelu nedavno otkrili da je pravilno funkcionisanje propriocepcije takođe važno za zdrav skelet. Skolioza je, na primer, stanje koje se ponekad razvija tokom rasta u detinjstvu i uzrokuje da kičma postane iskrivljena i uvrnuta. „Sumnjamo da je ovo uzrokovano disfunkcionalnom propriocepcijom, koja menja napetost mišića u leđima i izobličuje kičmu“, kaže Zampieri.
Displazija kuka, abnormalnost zgloba kuka, takođe može biti uzrokovana neispravnom propriocepcijom. Ovo je navelo Zampierija da zamisli još jedan ishod istraživanja: „Ako možemo bolje da razumemo naše šesto čulo, biće moguće razviti nove terapije koje se efikasno suprotstavljaju ovim i drugim vrstama oštećenja skeleta.
