Ensi silmäyksellä teekannun ja jääpalan kuumalla metallilla ei ole mitään yhteistä. Mutta nämä kaksi esinettä voivat olla tuskallisia. Voimakkaalla kuumuudella ja voimakkaalla kylmällä on erittäin epämiellyttävä vaikutus ihmisen ihoon - tiedämme tämän lapsuudesta lähtien. Mutta mitä olemme oppineet äskettäin, on se, että aivot havaitsevat nämä lämpötilan äärimmäisyydet melkein samalla tavalla. Ajattelemme usein, että iho - ja sen sisältämät hermot - ovat suoraan vastuussa kosketuksesta, mutta se, mitä biologit kutsuvat "somatosensoriseksi järjestelmäksi", sisältää itse asiassa laajemman aistien.
Niiden joukossa on tietysti itse kosketus, ts. Ihon mekaanisten ärsykkeiden tunnistaminen, mutta myös propriokeptio, eli kyky tunnistaa kehon suuntaus ja asento, ja notiseptio, joka on vastuussa kehon kyvystä tunnistaa haitalliset ärsykkeet. Kipu tuntuu on kehon vastaus nociception.
Olipa kipuärsyke mekaaninen, kemiallinen tai terminen, nociception kehottaa meitä pääsemään eroon siitä. Pistä kätesi tuleen ja tunnet palavan tunteen, joka saa kehosi viemään kätesi tulesta mahdollisimman nopeasti. Tämä ei ole miellyttävin tunne - kipu - mutta se osoittaa, että kehosi yrittää pitää sinut turvassa. Jos menetät kyvyn tuntea kipua, se on erittäin huono.
"Perusperiaate", sanoo Duke University York Grundlen neurotieteilijä, "että koko kehossasi esiintyvillä aistihermoneilla on joukko kanavia, jotka aktivoituvat suoraan kylmissä tai kuumissa lämpötiloissa." Tutkimalla geneettisesti muunnettuja hiiriä viimeisten viidentoista vuoden aikana tutkijat ovat pystyneet todistamaan, että nämä kanavat - neuronien seinämiin upotetut proteiinit - ovat suoraan osallisina lämpötilan havaitsemisessa.
Parhaiten tutkittu kanava TRPV1 reagoi voimakkaaseen lämpöön. TRPV1 ei yleensä aktivoidu ennen kuin ärsyke saavuttaa 42 astetta, minkä ihmiset ja hiiret pitävät yleensä sietämättömän kuumana. Heti kun ihosi saavuttaa tämän kynnyksen, kanava aktivoituu, aktivoi koko hermon ja yksinkertainen signaali välitetään aivoihin: oh!
"Kylmän kohdalla periaatteessa käytetään samoja mekanismeja", Grundle selittää, paitsi että on olemassa TRPM8-niminen proteiini, joka aktivoituu vain kylmän, ei välttämättä kovin kylmän.
Jäljelle jää TRPA1, joka on ehkä vähiten tutkittu näiden proteiinien luokka. Vaikka tutkijat ovat havainneet, että se aktivoituu vastauksena erittäin kylmiin ärsykkeisiin, on epäselvää, onko se mukana juuri näiden ärsykkeiden havaitsemisprosessissa.
Mainosvideo:
Yhdessä nämä kolme proteiinia - TRPV1, TRPM8 ja TRPA1 - antavat iholle mahdollisuuden havaita lämpötila-alueita ja keho reagoida vastaavasti. Ja koska ne ovat nociceptoreita, näiden proteiinien tehtävänä on auttaa sinua välttämään tiettyjä lämpötiloja, ei etsimään niitä. Esimerkiksi hiiret, joilla on vialliset TRPM8-reseptorin versiot, eivät enää välttäneet kylmää lämpötilaa. Tämä tarkoittaa, että hiiret - ja ehkä myös me - eivät etsivät aktiivisesti miellyttäviä lämpötiloja. Sen sijaan he välttävät aktiivisesti äärimmäistä lämpöä ja kylmää mieluummin lämpimän ja rauhallisen ympäristön.
Vaikka tutkijat ovat tunnistaneet lämpörajat, joilla nämä TRP-reseptorit aktivoituvat, se ei tarkoita, että niitä ei voida moduloida. Loppujen lopuksi lämmin suihku voi olla sietämättömän kuuma, jos et ole palanut. "Tämän on osoitettu johtuvan ihon tulehduksesta, joka herkistää TRPV1-kanavaa", Grandl sanoo, "laskemalla kynnystä, jolla nämä hermot välittävät kipua aivoihin."
Mutta lämpötila ei ole ainoa asia, joka aktivoi nämä reseptorit; myös kasvit. Ei voi olla yllättävää, että TRPV1, joka aktivoituu äärimmäisen kuumalla, aktivoi myös kapsaisiini, joka antaa kuumalle pippurille mausteen. Ja TRPM8 reagoi mentolin jäähdytysvoimaan, jota löytyy mintunlehdistä. TRPA1: tä kutsutaan myös "wasabireseptoriksi", koska sinappikasvien pistävät komponentit aktivoivat sen.
Kuinka kasvit kehittivät kemikaaleja, jotka aktivoivat reseptoreita, jotka yleensä aktivoituvat lämpötilan avulla? Washingtonin yliopiston molekyylibiologi Ajay Dhaka selittää, että kapsaisiini ei tee mitään TRPV1: n kanssa kaloissa, linnuissa tai kaneissa, mutta aktivoi saman reseptorin ihmisillä ja jyrsijöillä. "Kasvit ovat saattaneet kehittää kapsaisiinia niin, että jotkut eläimet eivät syö niitä yksin jätettynä", mutta kasvit olivat syötäviä muille olennoille. On mahdollista, että samanlaiset mekanismit johtivat mentolin ja sinapin kehittymiseen.
Toisin sanoen tämä kasvien ja lämpötilojen välinen utelias suhde voi heijastaa kasvien eikä eläinten syvää evoluutiohistoriaa. Kasvit ovat saattaneet löytää keinon hakkeroida kehomme lämpötilan havaitsemisominaisuudet ja sitten muokata komponentteja, jotka aktivoivat kipureseptorit.
Siksi siihen, että tiputamme hikiä syömällä adjikaa piparjuurella, ei liity mitään pippurille ominaisia ominaisuuksia, vaan vain se, että kapsaisiini ja lämpö aktivoivat ihon hermot samalla tavalla.
Käyttämällä haitallisiin ärsykkeisiin viritettyä reseptoria nämä kasvit löysivät harhaanjohtavan tavan välttää nielemisen kohtalo … kunnes löysimme tavan nauttia tuskallisen palavasta mausteisesta ruoasta ja kaataa sinappia kaiken päälle. Joten kun seuraavan kerran huomaat, että voimakas chili repeää sinut kirjaimellisesti, ota hetki ja ajattele, että tapahtuva on seurausta miljoonien vuosien evoluutiosta taistelussa kasvien ja eläinten välillä. Taistelut, joissa näytämme voittavan (mutta tämä ei ole varmaa).
ILYA KHEL