Για να εκτελέσουμε συντονισμένες κινήσεις, βασιζόμαστε σε ειδικούς αισθητηριακούς νευρώνες στους μύες και τις αρθρώσεις μας. Χωρίς αυτά, ο εγκέφαλος δεν θα ήξερε τι έκανε το υπόλοιπο σώμα μας. Μια ομάδα με επικεφαλής τον Niccolò Zampieri μελέτησε τους μοριακούς δείκτες τους για να κατανοήσει καλύτερα πώς λειτουργούν και περιγράφει τα αποτελέσματα στο Nature Communications. Όραση, ακοή, όσφρηση, γεύση, αφή: Όλοι είμαστε εξοικειωμένοι με τις πέντε αισθήσεις που μας επιτρέπουν να βιώσουμε το περιβάλλον μας.
Εξίσου σημαντική αλλά πολύ λιγότερο γνωστή είναι η έκτη αίσθηση: «Η δουλειά της είναι να συλλέγει πληροφορίες από τους μύες και τις αρθρώσεις για τις κινήσεις μας, τη στάση μας και τη θέση μας στο διάστημα και στη συνέχεια να τις μεταβιβάζει στο κεντρικό νευρικό μας σύστημα», λέει ο Δρ. Niccolò Zampieri, επικεφαλής του Εργαστηρίου Ανάπτυξης και Λειτουργίας Νευρωνικών Κυκλωμάτων στο Κέντρο Max Delbrück στο Βερολίνο. «Αυτή η αίσθηση, γνωστή ως ιδιοδεκτικότητα, είναι που επιτρέπει στο κεντρικό νευρικό σύστημα να στέλνει τα σωστά σήματα μέσω των κινητικών νευρώνων στους μύες, ώστε να μπορούμε να εκτελέσουμε μια συγκεκριμένη κίνηση».
Αυτή η έκτη αίσθηση – η οποία, σε αντίθεση με τις άλλες πέντε, είναι εντελώς αναίσθητη – είναι που μας εμποδίζει να πέσουμε στο σκοτάδι και που μας επιτρέπει να σηκώσουμε ένα φλιτζάνι καφέ στο στόμα μας με τα μάτια μας κλειστά το πρωί. Αλλά δεν είναι μόνο αυτό: «Τα άτομα χωρίς ιδιοδεκτικότητα δεν μπορούν στην πραγματικότητα να κάνουν συντονισμένες κινήσεις», λέει ο Zampieri. Αυτός και η ομάδα του έχουν δημοσιεύσει τώρα ένα άρθρο στο οποίο περιγράφουν τους μοριακούς δείκτες των κυττάρων που εμπλέκονται σε αυτή την έκτη αίσθηση. Τα ευρήματα θα βοηθήσουν τους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα πώς λειτουργούν οι ιδιοδεκτικοί αισθητικοί νευρώνες (pSN).
Οι ακριβείς συνδέσεις είναι ζωτικής σημασίας
Τα κυτταρικά σώματα pSN βρίσκονται στα γάγγλια της ραχιαία ρίζας του νωτιαίου μυελού. Συνδέονται μέσω μακρών νευρικών ινών με τις μυϊκές άτρακτους και τα τενόντια όργανα Golgi που καταγράφουν συνεχώς τέντωμα και ένταση σε κάθε μυ του σώματος. Το pSN στέλνει αυτές τις πληροφορίες στο κεντρικό νευρικό σύστημα, όπου χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της δραστηριότητας των κινητικών νευρώνων, ώστε να μπορούμε να κάνουμε κινήσεις.
«Μια προϋπόθεση για αυτό είναι το pSN να συνδέεται με ακρίβεια με διαφορετικούς μύες του σώματός μας», λέει ο Δρ Stephan Dietrich, μέλος του εργαστηρίου του Zampieri. Ωστόσο, σχεδόν τίποτα δεν ήταν γνωστό για τα μοριακά προγράμματα που επιτρέπουν αυτές τις ακριβείς συνδέσεις και προσδίδουν στο ειδικό για τους μύες pSN τη μοναδική τους ταυτότητα. «Γι’ αυτό χρησιμοποιήσαμε τη μελέτη μας για να αναζητήσουμε μοριακούς δείκτες που διαφοροποιούν το pSN για τους κοιλιακούς, τους μύες της πλάτης και των άκρων σε ποντίκια», λέει ο Dietrich, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, η οποία πραγματοποιήθηκε στο Max Delbrück Center.
Οδηγίες για εκκολαπτόμενες νευρικές ίνες
Χρησιμοποιώντας την αλληλουχία ενός κυττάρου, η ομάδα διερεύνησε ποια γονίδια στο pSN των μυών της κοιλιάς, της πλάτης και των ποδιών διαβάζονται και μεταφράζονται σε RNA. «Και βρήκαμε χαρακτηριστικά γονίδια για το pSN συνδεδεμένα με κάθε μυϊκή ομάδα», λέει ο Dietrich. «Δείξαμε επίσης ότι αυτά τα γονίδια είναι ήδη ενεργά στο εμβρυϊκό στάδιο και παραμένουν ενεργά για τουλάχιστον ένα διάστημα μετά τη γέννηση». Ο Dietrich εξηγεί ότι αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν σταθερά γενετικά προγράμματα που αποφασίζουν εάν ένας ιδιοϋποδοχέας θα νευρώσει τους μυς της κοιλιάς, της πλάτης ή των άκρων.
Μεταξύ των ευρημάτων τους, οι ερευνητές του Βερολίνου εντόπισαν αρκετά γονίδια για τις εφρινές και τους υποδοχείς τους. «Γνωρίζουμε ότι αυτές οι πρωτεΐνες εμπλέκονται στην καθοδήγηση των εκκολαπτόμενων νευρικών ινών στον στόχο τους κατά την ανάπτυξη του νευρικού συστήματος», λέει ο Dietrich. Η ομάδα διαπίστωσε ότι οι συνδέσεις μεταξύ των ιδιοϋποδοχέων και των μυών του οπίσθιου ποδιού ήταν μειωμένες σε ποντίκια που δεν μπορούν να παράγουν ephrin-A5.
Ένας στόχος είναι καλύτερες νευροπροθέσεις
«Οι δείκτες που εντοπίσαμε θα πρέπει τώρα να μας βοηθήσουν να διερευνήσουμε περαιτέρω την ανάπτυξη και τη λειτουργία μεμονωμένων αισθητηριακών δικτύων ειδικά για τους μυς», λέει ο Dietrich. “Με την οπτογενετική, για παράδειγμα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το φως για να ενεργοποιήσουμε και να απενεργοποιήσουμε τους ιδιοϋποδοχείς, είτε μεμονωμένα είτε σε ομάδες. Αυτό θα μας επιτρέψει να αποκαλύψουμε τον συγκεκριμένο ρόλο τους στην έκτη αίσθηση μας”, προσθέτει ο Zampieri.