Nervna vlakna na površini oka su uključena u mnoge relevantne fiziološke procese, od otkrivanja i prenošenja spoljašnjih nadražaja do održavanja integriteta rožnjače. Međutim, istraživanja o senzornom sistemu površine oka fokusirana su uglavnom na periferne aksone neurona trigeminalnih ganglija, ostavljajući obradu informacija u centralnom nervnom sistemu nepoznatom.
Sada, nova studija koju su sproveli Institut za neuronauke (IN), zajednički centar Univerziteta Migel Hernandez (UMH) u Elčeu i Španskog nacionalnog istraživačkog saveta (CSIC), zajedno sa Nacionalnom bolnicom za paraplegičare-SESCAM iz Toleda , okarakterisao je, po prvi put, neurone talamusa i moždane kore koji reaguju na stimulaciju površine oka.
Rad, objavljen u časopisu The Journal of Physiology, otkriva da duž somatosenzornog puta postoje neuroni sposobni da odgovore na različite vrste stimulusa primenjenih na površinu oka i da se njihova funkcionalna raznolikost povećava kako napreduje od perifernog sistema ka višim nivoima oka. Centralni nervni sistem.
Površina oka je osetljiva na spoljašnje stimuluse koji izazivaju nelagodnost, kao što su iritacija, suvoća ili osećaj peska u očima. Iako su ovo najrelevantniji simptomi mnogih očnih patologija, trenutno se malo zna o krugovima centralnog nervnog sistema uključenim u ove percepcije.
„Do relativno nedavno, očna osetljivost i bol nisu bili predmet pažnje jer su ovi simptomi jedva postojali u oblasti oftalmologije“, objašnjava Huana Galar, kodirektor Laboratorije za očnu neurobiologiju na IN zajedno sa Mª Carmen Acosta, koja takođe je učestvovao u studiji.
„Dolazak nekih društvenih promena, kao što je uobičajeno prisustvo klima uređaja na mnogim mestima, visok nivo zagađenja životne sredine ili uvođenje refraktivne hirurgije, dovelo je do fokusiranja na ovo pitanje“, kaže istraživač.
Studija pokazuje preciznu lokaciju talamičkih i kortikalnih neurona koji primaju informacije sa površine oka i analizira kako se integriše aktivnost izazvana stimulusima različitih tipova, koja se prenosi od senzornih neurona trigeminusa do talamusa, a potom i do cerebralnog korteks.
„Do sada su okarakterisani primarni senzorni neuroni, a to su oni u trigeminalnom gangliju, ali je ovo prvi put da je analizirano koji stimulansi aktiviraju neurone talamusa i kore velikog mozga“, kaže istraživač Enrike Velasko, prvi autor članka.
Periferni nervi koji se nalaze na površini oka se sastoje od aksona unimodalnih neurona, koji reaguju na jedan modalitet stimulusa, i polimodalnih neurona, koji reaguju na stimuluse iz nekoliko modaliteta. Kako autori opisuju, postoje različiti stepeni senzorne multimodalnosti, tako da postoje neuroni koji se aktiviraju kao odgovor na više modaliteta stimulusa i drugi koji reaguju na manji broj.
Istraživači su otkrili da, iako u perifernom nervnom sistemu, neki senzorni nervi deluju kao detektori jedne klase stimulusa, ova unimodalnost praktično ne postoji u mozgu.
„U detektorima našeg oka, hladnoća, toplota i dodir su potpuno odvojeni“, kaže Velasko. „Međutim, u centralnom nervnom sistemu nalazimo neurone koji reaguju na različite stimuluse, što nam govori da se informacije sa periferije konvergiraju kako napreduju kroz nervni sistem i da se porede jedna s drugom kako bi se stvorile svesne senzacije koje opažamo kada smo su izloženi stimulansu“.
Štaviše, istraživači su primetili da se i stepen multimodalnosti neurona i procenat visoko multimodalnih neurona povećavaju duž somatosenzornog puta: najniži je u trigeminalnom, srednji u talamusu, a najveći u moždanoj kori.
Ova distribucija implicira da različiti stimulansi mogu aktivirati isti neuron, i obrnuto, isti stimulus može aktivirati mnogo različitih neurona, tako da se percepcije koje proizvode mešaju.
„U slučaju kože možemo jasno razlikovati hladan, vrući, mehanički ili drugu vrstu stimulusa. Međutim, u slučaju rožnjače nismo u mogućnosti da opišemo senzacije sa tom preciznošću. To se dešava jer većina neurona koji su deo somatosenzornog puta površine oka su multimodalni i, prema tome, informacije koje prikupljaju ovi receptori na površini oka konvergiraju i mešaju se duž puta“, objašnjava Galar.
Da bi sproveli ovu studiju, istraživači su koristili tehnike elektrofiziologije, što im je omogućilo da istraže fiziologiju tkiva i sinaptičke veze u živim bićima. Da bi posmatrali trigeminalnu, talamičnu i kortikalnu aktivnost kao odgovor na različite modalitete stimulacije, autori su snimili pacove dok su davali kapi za oči različitih temperatura, što im je omogućilo da testiraju pet senzornih modaliteta: intenzivnu hladnoću, svetlo hladno, neutralnu temperaturu, svetlost toplota i intenzivna toplota, kasnije sposobna da izazove osećaj bola.
Što se tiče evolucionog značaja ovih rezultata, stručnjaci smatraju da „visoka funkcionalna raznolikost ovih očnih neurona u moždanoj kori garantuje da bilo koja vrsta stimulusa koji primimo u očima proizvodi svesnu percepciju“, kaže Galar.
„Ovo nam omogućava da budemo budni u pogledu naših očiju da bismo mogli brzo da reagujemo u slučaju štetnih stimulansa i, pored toga, da pokrenemo fundamentalne mehanizme za zaštitu vida, kao što su povećana proizvodnja suza i samo treptanje. Druga strana je da možemo ne razlikuju tipove stimulusa sa preciznošću, niti definišu njihovu tačnu lokaciju na površini oka.“
U tom smislu, Galar objašnjava da ova raznolikost neurona čini osnovu veoma karakterističnih senzacija koje se opažaju na površini oka.
„Kada osetimo nelagodnost na površini oka obično kažemo da imamo „nešto“ u oku (tzv. osećaj stranog tela), peskavost, suvoću itd., ali generalno ne koristimo reč bol, iako u stvarnost ono što radimo je da koristimo različite termine da opišemo različite vrste nelagodnosti i bola koje su neuroni na našoj površini oka sposobni da obrade“, kaže istraživač.
