Почему прикосновение может быть приятным, болезненным или почти незаметным?

Когда что-то касается кожи, на это первыми реагируют нервные клетки, связанные с чувствительными окончаниями. По нервным волокнам электрические сигналы поступают в спинной мозг, а затем передаются дальше, к головному мозгу.

Разные чувствительные нервные клетки воспринимают разные виды стимулов. Одни реагируют на потенциально повреждающее воздействие, например укол или щипок. Другие участвуют в ощущении тепла, холода или жжения от острого перца. Есть и окончания, которые отвечают на механические силы — давление и растяжение кожи.

Учёные только начинают подробно выяснять, как нервные клетки, чувствительные к давлению, участвуют в формировании ощущений и что происходит при их повреждении. Например, сравнительно недавно был обнаружен белок PIEZO2, который помогает нервным окончаниям превращать механическое воздействие в электрический сигнал. Люди, у которых из-за редкого врождённого нарушения PIEZO2 не работает должным образом, с трудом различают некоторые слабые прикосновения и вибрацию.

Им также сложно определить положение частей собственного тела с закрытыми глазами.

Чеслер и его коллеги выяснили, что PIEZO2 участвует и в чувствительности половых органов. Этот белок присутствует и во многих внутренних органах. Сейчас исследователи пытаются понять функции таких механочувствительных рецепторов внутри тела. Например, они могут участвовать в появлении позыва к мочеиспусканию, реагируя на давление при наполнении мочевого пузыря.

«Мы обычно связываем осязание с кожей. Но под кожей тоже действуют разные механические силы, которые организм воспринимает в тканях по всему телу», — объясняет Чеслер.

Исследователи также обнаружили, что сигналы с участием PIEZO2 в определённых условиях могут участвовать в возникновении боли. При тактильной аллодинии обычное лёгкое прикосновение становится болезненным. Такое бывает, например, после солнечного ожога: повреждённая кожа начинает болеть даже от слабого контакта. Обычно после заживления чувствительность возвращается к привычной, но у некоторых людей боль сохраняется и становится хронической.

«Мы обнаружили, что PIEZO2 необходим для возникновения такого вида боли», — говорит Чеслер. Сейчас его команда ищет вещества, способные избирательно блокировать PIEZO2 в коже и при этом сохранять его работу в остальных тканях.

Передаваемые от кожи сигналы могут изменяться ещё до того, как достигнут головного мозга. Понять, что происходит с сигналом по пути, не менее важно, чем выяснить, как он возникает в коже.

«Если разобраться в основных принципах работы осязания и боли, мы сможем найти новые способы вмешательства, которые помогут уменьшать боль», — говорит Чеслер.

«Мы также хотим понять, как мозг преобразует всю эту физическую информацию в ощущения, которым человек может придать смысл», — добавляет доктор Джерри Чен, нейробиолог из Бостонского университета.

В лаборатории Чена исследователи используют методы визуализации, чтобы наблюдать активность отдельных нервных клеток у живых мышей. Это позволяет проследить, как обрабатываются сигналы прикосновения и как информация передаётся к мозгу. Учёные надеются выяснить, почему приятное прикосновение и боль воспринимаются по-разному. Недавно команда обнаружила тип клеток мозга, который, по-видимому, играет важную роль в памяти о прикосновениях.

«У предметов есть физические свойства, которые не меняются: стекло гладкое, наждачная бумага шероховатая», — поясняет Чен.

Память о таких ощущениях помогает быстрее воспринимать окружающую среду. Благодаря ей мозг может выделять неожиданное — например, острый выступ на поверхности, которая должна быть гладкой. Это помогает избегать повреждений.

Некоторые заболевания нервной системы и особенности психического состояния могут изменять восприятие прикосновений. «При многих неврологических нарушениях, например после инсульта, а также при аутизме, обработка сенсорной информации может отличаться от обычной», — объясняет Чен.

После инсульта человек иногда хуже различает прикосновения. А человек с аутизмом может испытывать сенсорную перегрузку при контакте с кожей.

«Если мы сможем определить конкретные участки нейронной сети, связанные с такими переживаниями, это даст возможность целенаправленно влиять на обработку прикосновений», — говорит Чен.

Более глубокое понимание осязания, от кожи до головного мозга, может привести к новым способам лечения. Оно также поможет создавать протезы, которые ощущаются естественнее. Исследователи в области тактильных технологий изучают, как передавать сигналы между электронными устройствами и чувствительными нервными клетками в обоих направлениях. В будущем это может позволить создавать искусственные конечности, способные и двигаться, и воспринимать прикосновения подобно настоящим.

Учёные также исследуют влияние эмоций на осязание. «Обстоятельства прикосновения имеют огромное значение, — говорит Чеслер. — Когда друг разминает вам плечи, это приятно. А если так же коснётся незнакомец в метро? Совсем другое дело».

Изучение связи между эмоциями и прикосновениями может помочь лучше понять хроническую боль.

Если у вас есть боль или другие нарушения чувствительности, обратитесь к медицинскому специалисту. Он поможет определить дальнейшие действия и способы уменьшить дискомфорт.

Внутренние органы тоже воспринимают разные механические силы. Учёные ещё исследуют, как именно работают эти механизмы:

• Пищеварительный тракт: механочувствительные системы участвуют в ощущении наполнения желудка и регуляции приёма пищи.
• Лёгкие: сигналы от рецепторов растяжения участвуют в управлении дыханием.
• Мочевой пузырь: рецепторы помогают распознавать его наполнение и формировать позыв к мочеиспусканию.
• Клетки крови: механические свойства и сигнальные механизмы помогают клеткам изменять форму при прохождении через мелкие сосуды.
• Кровеносные сосуды: механочувствительные механизмы участвуют в регулировании артериального давления.
• Кости: механическая нагрузка участвует в обновлении и поддержании костной ткани.
• Суставы: механические сигналы участвуют в контроле движения и нагрузки на сухожилия.

Оригинальная публикация: NIH News in Health. Trouble With Touch? Feeling Your World. April 2024. В оригинале есть примечание редакции: после выхода статьи одно из высказываний было исправлено.

Основные исследования, указанные NIH: Lam и соавт., Science, 2023 (PIEZO2 и чувствительность); Condylis и соавт., Science, 2022 (сенсорная кора); Marshall и соавт., Nature, 2020 (мочеиспускание); Szczot и соавт., Science Translational Medicine, 2018 (тактильная боль).

Примечание редакции VesninMed. Это обзор исследований чувствительности, а не доказательство эффективности конкретной методики массажа. Молекулярные механизмы, обнаруженные в экспериментах, нельзя без дополнительных исследований переносить на результаты сеанса у конкретного человека. Материал NIH разрешён к повторному использованию с указанием источника.