Köpek dostlarımızı yağmurlu yürüyüşlere ve yazın yüzmeye götürdüğümüzde bu durum sıklıkla karşılaşılan bir durumdur. Ancak yakın zamana kadar, su fırlatan, insanı ıslayan, namluyu bozan “ıslak köpek sallamanın” ardındaki biyoloji, dokunma duyusunu çözmeye çalışan bilim adamlarını şaşırtıyordu.
Geçen ay, Edward R. ve Anne G. Lefler Nörobiyoloji Profesörü ve Bilim Tıp Fakültesi Nörobiyoloji Bölümü başkanı David Ginty'nin laboratuvarındaki araştırmacılar, Science dergisinde yayınlanan çalışmalarında en ileri teknikleri kullandıklarını bildirdiler. Islak köpek sallamalarının altında yatan duyusal sinyalleri derideki reseptörlerden alıp beynin parabrakial çekirdek adı verilen kısmına kadar takip edin.
Çoğu Ginty laboratuvarında geliştirilen ve araştırmacıların tek nöronları izole etmesine, izlemesine ve ışık kullanarak uyarmasına veya bloke etmesine olanak tanıyan araçları kullanan araştırmacılar, titreme davranışının, C-LTMR'ler adı verilen bir duyusal nöron sınıfını aktive ederek uyarılabileceğini belirlediler. tersine, C-LTMR'ler ve parabrakiyal çekirdek susturulduğunda mekanik uyaranlarla uyarılan ıslak köpek sallamalarının sayısı azalır.
Ginty, “Son 15 ila 20 yılda yaptığımız şeylerden biri, deriyle ilişkilendirilen duyusal nöronların her birini ayrı ayrı incelememize olanak tanıyan genetik araçlar üretmekti ve bu inanılmaz derecede güçlü oldu” dedi.
Deride sıcak, soğuk, kaşıntı ve dokunmayı algılayanlar da dahil olmak üzere yaklaşık 20 farklı türde duyu reseptörü bulunur. On iki kadar reseptör, hızlı bir acıdan titreşime, sabit basınca ve yumuşak bir okşamaya kadar farklı dokunma türlerini algılar. “Islak köpek sarsıntısını” tetikleyen sinyal, saç folikülünün tabanını saran C-LTMR'lerde veya C-fiber düşük eşikli mekanoreseptörlerde başlar. Reseptör vücudun en hassas reseptörlerinden biridir ve kılların en ufak hareketini veya kıl tabanı çevresindeki derideki çöküntüleri algılayabilir.
Reseptörden gelen sinyal, sinir hücreleri boyunca omuriliğe doğru ilerleyerek omurilikle birleşir. Sinyaller daha sonra omurilikten çıkar ve beyin sapına ve parabrakiyal çekirdeğe gider. Ginty, temel ve tanıdık bir memeli davranışına ilişkin anlayışımızı geliştirmenin ötesinde, geliştirilen tekniklerin araştırmacıların büyük bir engeli – omuriliğin içinde neler olup bittiğini anlama – aşmalarına olanak sağladığını söyledi.
Laboratuvarı onlarca yıldır dokunmanın nörobiyolojisini çözmeye odaklanan Ginty, “Görsel bilgi işlemenin ve sesli bilgi işlemenin altında yatan sinir devrelerinin organizasyon mantığını anlıyoruz” dedi. “Dokunma konusunda – somatosensör bilgi işleme açısından – onu anlamaya çalışırken bir nevi kara kutunun içindeyiz çünkü omurilikteki nöral aktiviteye erişmek ve bunu kaydetmek çok zorlayıcıydı.”
Ginty, sinyali beyindeki belirli bir yere kadar takip etmiş olmalarına rağmen hala pek çok sorunun devam ettiğini söyledi. Önemli olanlardan biri, belirledikleri yolun tüm ıslak köpek sallama tepkisini açıklayıp açıklamadığını veya işlevsel manipülasyonlarının sınırlamaları göz önüne alındığında, görebildiklerinden daha fazlasının olup olmadığını anlamaktır.
Ginty, “Bu soruyu cevaplamakta zorlanıyoruz, çünkü genellikle kullandığımız araçlar bu adımlardan birini engellemede nadiren yüzde 100 etkili oluyor” dedi. “Yani, kalan davranışın temelinde yüzde 10'luk bir kalıntının olup olmadığını ya da kaçırdığınız başka bir yol ya da başka bir hücre tipinin olup olmadığını asla bilemezsiniz. Bu durumda sanırım ikincisi, ama emin olamayız.”
Ulusal Sağlık Enstitüleri ve Lefler Nörodejeneratif Bozukluklar Araştırma Merkezi tarafından desteklenen çalışmadaki bir diğer önemli soru, eğer C-LTMR reseptörleri vücudun her yerinde bulunuyorsa neden sadece sırtın üst orta kısmındaki reseptörlerin tetiklediğidir. cevap?
Ginty bir köpek aşığı olmasına rağmen, çalışmanın köpeklere olan takdirinden değil tesadüfen başladığını söyledi. O zamanlar Ginty'nin laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan Dawei Zhang, C-LTMR ile başlayan o zamanlar gizemli olan yolu etkinleştirmek için optik araçlar kullanıyordu ve bunu her yaptığında farenin kendisini salladığını fark etti. Zhang ve Ginty tepkiyi gördüklerinde ne olduğunu hemen anladılar.
Ginty, “Beyin-vücut fizyolojisini anlamak için çok heyecan verici bir zaman: Vücudun beyinde nasıl temsil edildiğini ve beynin vücudun organ sistemlerini nasıl kontrol ettiğini” söyledi. “Çevrimiçi hale gelen yeni araçlardan bazıları, bu devreleri çözmemize yardımcı olmak açısından gerçekten güçlü.”
Geçen ay, Edward R. ve Anne G. Lefler Nörobiyoloji Profesörü ve Bilim Tıp Fakültesi Nörobiyoloji Bölümü başkanı David Ginty'nin laboratuvarındaki araştırmacılar, Science dergisinde yayınlanan çalışmalarında en ileri teknikleri kullandıklarını bildirdiler. Islak köpek sallamalarının altında yatan duyusal sinyalleri derideki reseptörlerden alıp beynin parabrakial çekirdek adı verilen kısmına kadar takip edin.
Çoğu Ginty laboratuvarında geliştirilen ve araştırmacıların tek nöronları izole etmesine, izlemesine ve ışık kullanarak uyarmasına veya bloke etmesine olanak tanıyan araçları kullanan araştırmacılar, titreme davranışının, C-LTMR'ler adı verilen bir duyusal nöron sınıfını aktive ederek uyarılabileceğini belirlediler. tersine, C-LTMR'ler ve parabrakiyal çekirdek susturulduğunda mekanik uyaranlarla uyarılan ıslak köpek sallamalarının sayısı azalır.
İnsanlarda görülmese de bu hareket kürk taşıyan memeliler arasında evrenseldir; böceklerin, kirin, suyun ve diğer maddelerin ciltle temas etmek üzere olduğuna dair bir çeşit erken uyarı sistemi işlevi görür. Ginty, boz ayılardan köpeklere, kedilerden laboratuvar farelerine kadar her şeyde meydana gelen tepkinin doğuştan olduğunu, bunun da refleksif olsa da hayvan tarafından kontrol edilebileceği anlamına geldiğini söyledi. Ginty, insanlarda bunu, kolunuza bir böceğin konduğunu hissetmeye benzetiyor: Çok az düşünmeden kolunuzu hareket ettirebilir veya diğer elinizle ona hafifçe vurabilirsiniz, ancak istenirse kontrol edilebilir. Ginty'nin laboratuvarında araştırmacılar, belirli nöronların ışık kullanılarak uyarılabilmesi veya bloke edilebilmesi için genetiği değiştirilmiş farelerde tepkiyi tetiklemek amacıyla sırtın üst kısmına uygulanan ayçiçek yağı damlacıklarını kullandılar.
Ginty, “Son 15 ila 20 yılda yaptığımız şeylerden biri, deriyle ilişkilendirilen duyusal nöronların her birini ayrı ayrı incelememize olanak tanıyan genetik araçlar üretmekti ve bu inanılmaz derecede güçlü oldu” dedi.
Deride sıcak, soğuk, kaşıntı ve dokunmayı algılayanlar da dahil olmak üzere yaklaşık 20 farklı türde duyu reseptörü bulunur. On iki kadar reseptör, hızlı bir acıdan titreşime, sabit basınca ve yumuşak bir okşamaya kadar farklı dokunma türlerini algılar. “Islak köpek sarsıntısını” tetikleyen sinyal, saç folikülünün tabanını saran C-LTMR'lerde veya C-fiber düşük eşikli mekanoreseptörlerde başlar. Reseptör vücudun en hassas reseptörlerinden biridir ve kılların en ufak hareketini veya kıl tabanı çevresindeki derideki çöküntüleri algılayabilir.
Reseptörden gelen sinyal, sinir hücreleri boyunca omuriliğe doğru ilerleyerek omurilikle birleşir. Sinyaller daha sonra omurilikten çıkar ve beyin sapına ve parabrakiyal çekirdeğe gider. Ginty, temel ve tanıdık bir memeli davranışına ilişkin anlayışımızı geliştirmenin ötesinde, geliştirilen tekniklerin araştırmacıların büyük bir engeli – omuriliğin içinde neler olup bittiğini anlama – aşmalarına olanak sağladığını söyledi.
Laboratuvarı onlarca yıldır dokunmanın nörobiyolojisini çözmeye odaklanan Ginty, “Görsel bilgi işlemenin ve sesli bilgi işlemenin altında yatan sinir devrelerinin organizasyon mantığını anlıyoruz” dedi. “Dokunma konusunda – somatosensör bilgi işleme açısından – onu anlamaya çalışırken bir nevi kara kutunun içindeyiz çünkü omurilikteki nöral aktiviteye erişmek ve bunu kaydetmek çok zorlayıcıydı.”
Ginty, sinyali beyindeki belirli bir yere kadar takip etmiş olmalarına rağmen hala pek çok sorunun devam ettiğini söyledi. Önemli olanlardan biri, belirledikleri yolun tüm ıslak köpek sallama tepkisini açıklayıp açıklamadığını veya işlevsel manipülasyonlarının sınırlamaları göz önüne alındığında, görebildiklerinden daha fazlasının olup olmadığını anlamaktır.
Ginty, “Bu soruyu cevaplamakta zorlanıyoruz, çünkü genellikle kullandığımız araçlar bu adımlardan birini engellemede nadiren yüzde 100 etkili oluyor” dedi. “Yani, kalan davranışın temelinde yüzde 10'luk bir kalıntının olup olmadığını ya da kaçırdığınız başka bir yol ya da başka bir hücre tipinin olup olmadığını asla bilemezsiniz. Bu durumda sanırım ikincisi, ama emin olamayız.”
Ulusal Sağlık Enstitüleri ve Lefler Nörodejeneratif Bozukluklar Araştırma Merkezi tarafından desteklenen çalışmadaki bir diğer önemli soru, eğer C-LTMR reseptörleri vücudun her yerinde bulunuyorsa neden sadece sırtın üst orta kısmındaki reseptörlerin tetiklediğidir. cevap?
Davranışsal açıdan bakıldığında cevap açıktır – vücudun o kısmı pençelerin, patilerin ve toynakların vuruş veya kaşıma için erişemeyeceği bir yerdedir – ancak bu, vücudun o kısmından gelen sinir sinyallerinin ıslak köpek sallamasını nasıl tetiklediğini açıklamıyor aynı tip reseptörde başlayan ve beynin aynı bölgesine giden diğer sinyaller ise bu şekilde gitmez. Belki de Ginty, sırtın orta üst kısmından kaynaklanan sinirlerden yayılan sinyallerin, vücudun başka yerlerinden kaynaklananlardan parabrakiyal çekirdeğin benzersiz bölgelerine yayıldığını söyledi. Bir başka olasılık da, sırtın üst kısmından gelen sinyalin beyne ulaşmadan önce omurilikte bir şekilde güçlendirilmesi olduğunu söyledi.
Ginty bir köpek aşığı olmasına rağmen, çalışmanın köpeklere olan takdirinden değil tesadüfen başladığını söyledi. O zamanlar Ginty'nin laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan Dawei Zhang, C-LTMR ile başlayan o zamanlar gizemli olan yolu etkinleştirmek için optik araçlar kullanıyordu ve bunu her yaptığında farenin kendisini salladığını fark etti. Zhang ve Ginty tepkiyi gördüklerinde ne olduğunu hemen anladılar.
Ginty, “Beyin-vücut fizyolojisini anlamak için çok heyecan verici bir zaman: Vücudun beyinde nasıl temsil edildiğini ve beynin vücudun organ sistemlerini nasıl kontrol ettiğini” söyledi. “Çevrimiçi hale gelen yeni araçlardan bazıları, bu devreleri çözmemize yardımcı olmak açısından gerçekten güçlü.”