Для выполнения скоординированных движений мы полагаемся на специальные сенсорные нейроны в наших мышцах и суставах. Без них мозг не знал бы, что делает остальная часть нашего тела. Берлинские ученые изучили молекулярные маркеры эти нейронов, чтобы лучше понять, как они работают, сообщает Центр молекулярной медицины имени Макса Дельбрюка (Германия). Результаты представлены в журнале в Nature Communications.
Зрение, слух, обоняние, вкус, осязание – эти хорошо известные пять чувств позволяют нам воспринимать окружающую среду, предметы, людей. А «шестое» чувство – проприоцепция – помогает нам ощущать себя в окружающем пространстве. Это шестое чувство, которое, в отличие от остальных пяти, совершенно бессознательно, например, удерживает нас от падения в темноте. «Люди без проприоцепции не могут выполнять скоординированные движения», — отмечает Никколо Зампиери (Niccolò Zampieri). Он и его команда определили и описали молекулярные маркеры клеток, которые отвечают за это шестое чувство. Полученные данные должны помочь исследователям лучше понять, как работают проприоцептивные сенсорные нейроны (pSN) (на фото отмечены зеленым цветом).
Тела клеток pSN расположены в спинномозговых ганглиях. Они связаны длинными нервными волокнами с мышечными «веретенами» и сухожильными органами Гольджи, которые постоянно регистрируют растяжение и напряжение в каждой мышце тела. PSN отправляют эту информацию в центральную нервную систему, а далее ЦНС посылает правильные сигналы через двигательные нейроны к мышцам, чтобы мы могли выполнять определенные движения. Важное условие: pSN должны точно соединяться с различными мышцами нашего тела, подходить им, как ключ – замку.
В этом исследовании ученые определили, за счет чего происходят эти точные соединения. Используя секвенирование отдельных клеток, команда исследовала, какие гены в pSN мышц живота, спины и ног у мышей считываются и транслируются в РНК. Ученые определили характерные гены для pSN, связанные с каждой группой мышц. Как оказалось, эти гены активны уже на эмбриональной стадии и остаются активными, по крайней мере, некоторое время после рождения. То есть, объясняют исследователи, существуют фиксированные генетические программы, которые решают, будет ли проприоцептор иннервировать мышцы живота, спины или конечностей.
Среди своих находок берлинские исследователи определили несколько генов эфринов и их рецепторов. Команда обнаружила, что связи между проприорецепторами и мышцами задних конечностей были нарушены у мышей, которые не могут производить эфрин-А5.
Обнаруженные маркеры должны помочь ученым в исследовании развития и функционирования отдельных сенсорных сетей, специфичных для мышц. Например, используя метод оптогентики, с помощью света они могут включать и выключать отдельные проприорецепторы или целые группы. «Это позволит нам раскрыть их конкретную роль в нашем шестом чувстве», — добавляет Зампиери.
Результаты работы должны в конечном итоге принести пользу пациентам, например, с травмами спинного мозга. Понимая детали проприоцепции, ученые смогут оптимизировать конструкцию нейропротезов, которые берут на себя двигательные или сенсорные способности, нарушенные в результате травмы.
[Фото: STEPHAN DIETRICH, ZAMPIERI LAB, MAX DELBRÜCK CENTER]
