Разум и чувства
Органы чувств играют огромную роль в нашей жизни, и в этом нет никаких сомнений. Информация, получаемая от них головным мозгом, влияет на восприятие мира и самого себя. Через зрение мы оцениваем обстановку вокруг, составляем представления о красоте, формируем эстетические взгляды. Ориентируясь на тактильные ощущения (холода, тепла, боли и так далее), мы избегаем опасности и находим комфортные условия существования. Вкусовые рецепторы помогают нам распознавать безопасную пищу, при помощи слуха мы различаем акустические сигналы. При этом для разных ощущений существуют свои каналы передачи. Со слухом, зрением, обонянием и вкусом дела обстоят просто — у нас есть уши, глаза, нос и язык. Но как быть, например, с ощущением температуры, механическими ощущениями трения, давления?Теоретически кожа (ею мы воспринимаем тактильные ощущения) тоже является органом чувств. Но как она чувствует давление? Нейробиологи считают, что все дело во множестве разнообразных нервных волокон. Каждое из них реагирует строго на определенный раздражитель. То есть обычное прикосновение и боль от удара мы воспринимаем по индивидуальным «каналам связи». Кстати, за это открытие в 1944 году тоже была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине. Но оставался открытым вопрос, как именно внешнее или внутреннее воздействие (удар, давление, изменение температуры) превращается в электрохимический нервный импульс, который, «добегая» до мозга, побуждает его давать нам команду что-то чувствовать. В конце этой эстафеты длиной в доли секунды мы либо испытываем приятные ощущения (например, при объятии), либо уклоняемся от контакта (отшатываемся от огня) и так далее.
Казалось бы, зачем нужна подробная детализация процесса? Причина в том, что сбой приводит к проблемам со здоровьем. Например, больные анальгезией (врожденная нечувствительность к боли) наносят себе увечья и даже не замечают этого. Благодаря нынешним нобелевским лауреатам научный мир узнал, где находятся, как выглядят и как именно работают температурные и механосенсорные рецепторы. А если знать, как все устроено, можно и поломку исправить. По крайней мере, ученые очень на это надеются.
Тактика тактильных
Осязание, так же как зрение и слух, является одним из самых важных чувств, которые формируют не только наше представление о мире, но и влияют на работу организма в целом. Более того, тактильные ощущения исподволь управляют нами, определяя поведение и даже процесс принятия решений, что подтверждают результаты ряда экспериментов. Так, люди, сидящие на жестких стульях, гораздо менее склонны вести переговоры, чем те, кто располагается в мягких креслах. В одном из исследований было замечено, что работодатели более внимательно относились к резюме, написанным на тяжелых плотных листах бумаги, чем к отличным рекомендациям, изложенным на тонких листах. В остальном за типичными примерами далеко и ходить не надо. Вспомните, доброжелательно ли вы настроены к окружающим, если вам пришлось перед встречей трястись несколько часов в поезде? Ответ очевиден, и на ваше настроение, вне всяких сомнений, повлияли тактильные ощущения — боли в спине, ломота в костях и так далее.Осязание также влияет на вкус. Хотите верьте, хотите нет, но по крайней мере два вкуса — острый и прохладный мятный — формируются не вкусовыми рецепторами, а тактильными. Жгучий перец мы чувствуем благодаря веществу под названием «капсаицин» (с ним, кстати, экспериментировал Дэвид Джулиус), который раздражает рецепторы TRPV1 в коже. Они посылают предупреждения мозгу, когда вступают в контакт с чем-то, имеющим температуру около 42 градусов по Цельсию (порог болевой чувствительности для человека).
КСТАТИ
Тактильные ощущения нам привычны до такой степени, что мы практически не обращаем на них внимания. Тем не менее они очень важны, и мозг их замечает и фиксирует. Шведские ученые доказали, что человеческий палец может чувствовать неровности на гладкой поверхности размером до 13 нанометров (нанометр — одна тысячная микрона, который в свою очередь представляет собой одну тысячную миллиметра). В то же время бывают и провалы в восприятии. В качестве примера можно привести случаи, когда людей обворовывают карманники, вытаскивая кошелек. После инцидента человек удивляется — как я мог не почувствовать? На самом деле ничего странного тут нет. Хотя воришки вряд ли знакомы с наукой, действуют они строго по ее законам. Большинство таких краж происходит на вокзалах или рынках, когда человек отвлечен на что-то — изучает табло с расписанием, всматривается в товар, ценники. Когда мы заняты визуальной задачей, требующей внимания и сосредоточенности, тактильная чувствительность сильно снижается. Это называется «онемение по невниманию».
В ТЕМУ
Одна из предысторий нынешнего «Нобеля» берет начало в 2010 году. Именно тогда Ардем Патапутян и его коллеги из Института Скриппса захотели понять, что за механизм лежит в основе очень знакомого всем чувства — переполненного мочевого пузыря. Ощущения, мягко говоря, некомфортные. Тем не менее крайне важные, поскольку являются сигнальными — без них запросто можно было бы оконфузиться.
Тогда исследователи предположили, что задействованы какие-то рецепторы механических деформаций: жидкость накапливается, стенки пузыря растягиваются, после чего механорецепторы посылают сигнал в мозг. Действительно, причина была в двух механочувствительных белках, PIEZO1 и PIEZO2. Как и любые сенсорные белки, они работают своеобразными каналами, пропуская внутрь клетки ионы. Это совсем непросто, но попробуем объяснить: нервный импульс распространяется вдоль волокна по мембранам (стенкам) нейронов. Он создается током ионов (заряженных частиц), идущим из клетки во внешнюю среду или обратно. Чтобы ионный канал открылся, на него нужно подействовать определенным раздражителем, например химическим. Короче говоря, белки работают, и в результате нейроны генерируют электрохимический импульс, который на всех парах несется к мозгу. Так сказать, с истошным криком: «Караул, срочно надо!» Смех смехом, но дело-то действительно отлагательства не терпит.
Принцип работы PIEZO1 и PIEZO2 простой — стимулом для их активизации служит механическое растяжение мембраны. Установлено, что такие белки есть в самых разных тканях организма. В коже они помогают чувствовать прикосновения, в легких — регулировать ритм и глубину дыхания. В кровеносных сосудах они нужны, чтобы следить за растяжением сосудистых стенок и, соответственно, регулировать кровяное давление. Даже иммунитету необходимы белки PIEZO. Как бы это странно ни звучало, его клеткам нужно чувствовать механическое давление, чтобы лучше охотиться на инфекцию. К слову, работы Ардема Патапутяна положили начало целому направлению — механобиологии.
bebenina@sb.by
