Как мы чувствуем нежные прикосновения
Лёгкое прикосновение пера или, к примеру, фактуру поверхности мы ощущаем с помощью специальных клеток кожи, которые снижают осязательным нейронам порог чувствительности.
Прогресс в понимании работы механорецепторов появился четыре года назад, когда группа Ардема Патапутяна (Ardem Patapoutian) из Института Скриппса (США) обнаружила в нейронах, соединяющихся с клетками Меркеля, белок Piezo2, который работал ионным каналом в клеточной мембране и реагировал на механический стимул. Тогда учёные пришли к выводу, что, когда мембрана клетки растягивается — например, в ответ на прикосновение, — Piezo2 открывает канал для ионов натрия, и ионный поток рождает электрохимический импульс.
Исследователи пошли дальше и вместе с коллегами из Колумбийского университета и Висконсинского медицинского колледжа (оба — США) создали мышей, у которых активность Piezo2 вызывала свечение флюоресцентного белка. Так удалось выяснить, что довольно много Piezo2 содержится ещё и в кожных клетках Меркеля. То, что его до сих пор в коже не видели, учёные объясняют тем, что Piezo2 нигде, кроме меркелевских клеток, нет, а самих этих клеток в коже довольно мало.
После этого ген Piezo2 у мышей попытались отключить, но только в кожных клетках, то есть в нейронах этот белок появлялся и работал. Клетки Меркеля у таких животных выглядели нормальными, и сами мыши успешно проходили большую часть тестов, с механосенсорной и болевой рецепцией у животных было всё в порядке. Кроме одного: когда мышей касались тонким, гибким волокном, они не чувствовали прикосновения — в отличие от нормальных особей, у которых в клетках Меркеля был Piezo2.
Эксперименты с отдельно взятыми клетками показали, что белок Piezo2 действительно нужен клеткам Меркеля, чтобы реагировать на слабое механическое раздражение. Более того, удалось показать, что нервные волокна, которые отвечают на слабые прикосновения, почти не действуют при отсутствии белка Piezo2 в клетках Меркеля. То есть эти кожные клетки и белок Piezo2 нужны осязательным нейронам для того, чтобы ощущать слабые раздражители; можно сказать, что клетки Меркеля — это такое приспособление, которое повышает чувствительность сенсорных осязательных датчиков.
Ещё раз заметим, что до сих пор исследователи почти не представляли себе механизм, который позволяет чувству осязания различать слабое и сильное прикосновение. Конечно, были известны и «слабые» нервные волокна, и клетки Меркеля, но в более или менее связную картину всё это удалось сложить только сейчас. Актуальности работы придаёт ещё и то, что сами клетки Меркеля — вещь крайне непостоянная: их число начинает падать уже в двадцать с чем-то лет; кроме того, их делается меньше при некоторых болезнях — вроде диабета. Всё это сопровождается ослаблением чувствительности, и, возможно, чем больше мы будем знать о них, тем успешнее у нас получится сохранять чувство осязания в полной мере.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature (1 и 2).
Как мы чувствуем нежные прикосновения
Лёгкое прикосновение пера или, к примеру, фактуру поверхности мы ощущаем с помощью специальных клеток кожи, которые снижают осязательным нейронам порог чувствительности.
Прогресс в понимании работы механорецепторов появился четыре года назад, когда группа Ардема Патапутяна (Ardem Patapoutian) из Института Скриппса (США) обнаружила в нейронах, соединяющихся с клетками Меркеля, белок Piezo2, который работал ионным каналом в клеточной мембране и реагировал на механический стимул. Тогда учёные пришли к выводу, что, когда мембрана клетки растягивается — например, в ответ на прикосновение, — Piezo2 открывает канал для ионов натрия, и ионный поток рождает электрохимический импульс.
Исследователи пошли дальше и вместе с коллегами из Колумбийского университета и Висконсинского медицинского колледжа (оба — США) создали мышей, у которых активность Piezo2 вызывала свечение флюоресцентного белка. Так удалось выяснить, что довольно много Piezo2 содержится ещё и в кожных клетках Меркеля. То, что его до сих пор в коже не видели, учёные объясняют тем, что Piezo2 нигде, кроме меркелевских клеток, нет, а самих этих клеток в коже довольно мало.
После этого ген Piezo2 у мышей попытались отключить, но только в кожных клетках, то есть в нейронах этот белок появлялся и работал. Клетки Меркеля у таких животных выглядели нормальными, и сами мыши успешно проходили большую часть тестов, с механосенсорной и болевой рецепцией у животных было всё в порядке. Кроме одного: когда мышей касались тонким, гибким волокном, они не чувствовали прикосновения — в отличие от нормальных особей, у которых в клетках Меркеля был Piezo2.
Эксперименты с отдельно взятыми клетками показали, что белок Piezo2 действительно нужен клеткам Меркеля, чтобы реагировать на слабое механическое раздражение. Более того, удалось показать, что нервные волокна, которые отвечают на слабые прикосновения, почти не действуют при отсутствии белка Piezo2 в клетках Меркеля. То есть эти кожные клетки и белок Piezo2 нужны осязательным нейронам для того, чтобы ощущать слабые раздражители; можно сказать, что клетки Меркеля — это такое приспособление, которое повышает чувствительность сенсорных осязательных датчиков.
Ещё раз заметим, что до сих пор исследователи почти не представляли себе механизм, который позволяет чувству осязания различать слабое и сильное прикосновение. Конечно, были известны и «слабые» нервные волокна, и клетки Меркеля, но в более или менее связную картину всё это удалось сложить только сейчас. Актуальности работы придаёт ещё и то, что сами клетки Меркеля — вещь крайне непостоянная: их число начинает падать уже в двадцать с чем-то лет; кроме того, их делается меньше при некоторых болезнях — вроде диабета. Всё это сопровождается ослаблением чувствительности, и, возможно, чем больше мы будем знать о них, тем успешнее у нас получится сохранять чувство осязания в полной мере.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature (1 и 2).
Офелия Деруа: осязание у человека важнее других чувств
Увидев перед собой какой-либо предмет на столе, вы можете попытаться добраться до него, но, когда ваша рука просто проходит в воздухе, вы остаётесь с призрачным чувством, что все не реально. Неосязаемые объекты не убедительны,. Почему касание столь много значит для нас? Что именно даёт нам это чувство? На этот вопрос на сайте Aeon отвечает английский философ Офелия Деруа.
Отсутствие целой группы ощущений может быть тревожным, но отсутствие тактильного опыта, по-видимому, имеет более разрушительные последствия, чем отсутствие других переживаний, например обонятельных.
В отличие от пресловутого выражения, «вижу значит верю», касание обеспечивает наше эпистемическое представление о реальности. Повседневные ситуации показывают, что прикосновение — это «проверка фактов». Продавцы знают это очень хорошо: если клиент сомневается в покупке продукта, возможность его потрогать, вероятно, склонит к покупке. Нам всем нравится чувствовать наши кошельки в наших сумках, даже когда мы их просто кладём туда. Несмотря на многочисленные знаки, предупреждающие, что посетители не должны прикасаться к экспонатам, охранникам приходится регулярно останавливать людей, пытающихся дотянуться до хрупких статуй и полотен. Но что именно даёт прикосновение, если зрение кажется исчерпывающим?
Многолетний опыт философии соглашается с тем, что контакт более объективен, чем другие чувства. Например, когда Сэмюэл Джонсон хотел продемонстрировать абсурдность идеи епископа Беркли о том, что материальных объектов не существует, он ударил ногой по большому камню и торжественно заявил: «Я это опровергаю». Указание на цветную форму было недостаточным, но Джонсон предположил, что прикосновение будет неоспоримым. Сопротивление твёрдых предметов прикосновением предназначено для того, чтобы предоставить нам опыт, который есть независимо от нас и нашей воли.
Но действительно ли это «чувство реальности»? Конечно нет. Обычно это не даёт лучшего или более непосредственного доступа к реальности, чем другие чувства. Обеспечивает ли оно более точную информацию, чем зрение, скажем, по форме объекта, его материалу или размеру — зависит от обстоятельств восприятия. Иногда прикосновение лучше; иногда зрение выигрывает. Мы вполне можем ошибаться во впечатлении от прямого контакта с реальностью: тактильная обработка сильно опосредована и, возможно, зависит от ожиданий и бессознательных выводов, даже более сложных, чем другие чувства, поэтому существует множество способов, которыми наши убеждения и другой сенсорный опыт могут привести к ошибочному выводу. Это может быть такой же иллюзией, как зрительный опыт. Мы просто не часто слышим о тактильных иллюзиях. К примеру, многие люди с удивлением узнают, что кнопка на их телефонах не двигается при нажатии: такое впечатление создается вибрацией, которая обманывает