Start News Medizin-Nobelpreisträger Ardem Patapoutian erklärt den Tastsinn

Medizin-Nobelpreisträger Ardem Patapoutian erklärt den Tastsinn

Vor 2010 wussten die Wissenschaftler sehr wenig darüber, wie die Berührungsempfindung ihre Reise in das Bewusstsein eines Menschen beginnt. Sie wussten, dass Nervenenden dabei helfen, die Botschaft von verschiedenen Teilen unseres Körpers zu unserem Gehirn zu transportieren. Aber sie wussten nicht, welcher Rezeptor an der Nervenendigung die Nachricht auslöst – zum Beispiel, wenn eine Person einen Eiswürfel berührt oder eine Hand auf einen heißen Herd legt. Man könnte sagen, dass die Forscher die Drähte verstanden haben, aber nicht den Lichtschalter.

Dann kam Ardem Patapoutian.

Im Jahr 2010 entdeckten Patapoutian und seine Kollegen vom Scripps Research Institute die Proteine, die als zwei Arten von Schaltern dienen – Proteine ​​namens Piezo1 und Piezo2 (piezo ist griechisch für das Verb „drücken“). Diese Woche teilte Patapoutian einen Nobelpreis mit David Julius, der auf ähnliche Weise entdeckte, wie Hitze- und Kälteempfindungen in unser Bewusstsein eindringen.

Bei Säugetieren wie dem Menschen übertragen Piezorezeptoren mechanische Empfindungen an das Nervensystem. Wenn Zellen, die diese Piezorezeptoren enthalten, gedehnt werden, öffnen sich die Rezeptoren, lassen Ionen (geladene Teilchen) ein und lösen einen elektrischen Impuls aus.

Aber jeder Rezeptortyp hat eine etwas andere Verwendung. Piezo1 ist Teil des integrierten Blutdrucküberwachungssystems unseres Körpers sowie anderer interner Systeme, die auf Druckmessung angewiesen sind. Piezo2 hingegen ist „der wichtigste Mechanosensor für Berührung und Propriozeption“, sagte mir Patapoutian 2019.

Das heißt, ohne Piezo2 könnten wir nicht spüren, wie die Hand einer anderen Person unsere eigene streift.

Die Propriozeption, die ebenfalls auf Piezo2 beruht, ist weniger bekannt als der Tastsinn, wird aber manchmal als „sechster“ Sinn des Körpers bezeichnet. Es ist unser Gefühl dafür, wo sich unsere Körper im dreidimensionalen Raum befinden.

NobelPreis.org

Es ist einfacher, Propriozeption mit einer Demonstration zu erklären. Wenn Sie eine Tasse vor sich hinstellen und dann die Augen schließen, können Sie die Tasse immer noch mit der Hand finden. Propriozeption ist das, was Ihre Intuition leitet, wie weit Sie Ihre Hand bewegen und in welche Richtung.

„Es ist wirklich faszinierend, dass wir uns dessen nicht bewusst sind“, sagte Patapoutian während eines Interviews mit Vox 2019 über die Propriozeption. „Wenn ich Vorlesungen halte, auch vor Studenten oder Doktoranden, frage ich manchmal: „Wie viele Leute kennen die Propriozeption?“ Selbst spezialisierte Biologen wissen oft nichts davon.“

Ich habe mit Patapoutian über eine Geschichte über Menschen gesprochen, denen aufgrund einer genetischen Vererbung Piezo2-Rezeptoren in ihrem Körper fehlen. Wenn sie die Augen schließen, „ist es, als wäre ich verloren“, sagte mir einer von ihnen. Mit geschlossenen Augen können sie nicht nach der Tasse vor ihnen greifen. Sie haben keine Ahnung, wo es ist. Sie haben keine Ahnung, wo ihre Arme im Weltraum sind.

Patapoutian hat mir geholfen zu verstehen, dass der menschliche Tastsinn eine Vielzahl enthält – und bis heute verstehen Wissenschaftler ihn nicht vollständig. Aber während die Wissenschaftler mehr über Berührungsrezeptoren erfahren, finden sie auch heraus, wie sie sich um einen schmerzenden Körper kümmern können.

Dieses Gespräch, das 2019 stattfand, wurde aus Gründen der Länge und Klarheit bearbeitet.

Brian Resnick

Was ist der Tastsinn?

Ardem Patapoutian

Wir denken an die fünf Sinne: Sehen, Riechen, Schmecken, Hören und Tasten. Wenn Sie wirklich anfangen, tief in die Berührung zu graben, ist es so anders als der Rest der Sinne.

Wenn Sie über Berührung sprechen, gibt es so viele Modalitäten: Es gibt verschiedene physikalische Kräfte, die wir wahrnehmen, wie Temperatur und mechanische Kraft. Es gibt Juckreiz. Da ist das [spectrum] von angenehmer Berührung über schädlich bis schmerzhaft.

Es ist ein sehr komplexes System. Die Abgrenzung, wann angenehme Berührung endet und schmerzhafte Berührung beginnt, ist eigentlich sehr flexibel. Wenn Sie zum Beispiel einen Sonnenbrand haben, wird die gleiche Berührung, die angenehm hätte sein können, schmerzhaft.

Alles, worüber ich gerade gesprochen habe, ist das Gefühl auf der Haut.

Nochmals, wenn man noch die Propriozeption und die Empfindung der inneren Organe hinzufügt, ist es ein sehr komplizierter Sinn, den wir nicht wirklich verstehen. Es gibt keine allgemein anerkannte Terminologie, um klar zu beschreiben, was wir unter Berührung und Somatosensation verstehen.

Brian Resnick

Wie hängt die Propriozeption mit der Berührung zusammen?

Ardem Patapoutian

Die Propriozeption ist davon abhängig, dass Ihr sensorisches System Muskeldehnung erkennt. Wenn dieser Muskel gedehnt wird, können die um ihn gewickelten Nervenenden dies spüren. Piezo2 sitzt eigentlich genau an den Enden dieser Nerven, wo [they] um den Muskel wickeln.

Wenn du deine Augen schließt und deine Nase berührst, wie machst du das? Auf welchen Informationen stützen Sie sich? Es geht darum, mit zunehmendem Alter zu lernen, zu spüren, wie sehr jeder dieser Muskeln gedehnt wird, wenn Sie diese komplexen Handbewegungen ausführen. Dadurch wissen Sie genau, wo die Dinge sind.

Die Leute nennen es manchmal Muskelgedächtnis. Tatsächlich sind es hauptsächlich diese propriozeptiven Neuronen, die Ihnen dieses Verständnis dafür geben, wo Ihre Gliedmaßen im Vergleich zu Ihrem Körper sind – einfach dadurch, dass Sie feststellen, wie stark Ihre Sehnen und Muskeln gedehnt werden.

Brian Resnick

Berührung und Propriozeption verwenden denselben Rezeptor: Piezo2. Aber all diese anderen Empfindungen, die Sie beschrieben haben – Temperatur, Juckreiz, Schmerz – dringen alle über verschiedene Rezeptoren in uns ein? Ist es so, dass für all diese verschiedenen Arten von Berührungsgefühlen ein anderes spezifisches Molekül verantwortlich ist?

Ardem Patapoutian

Absolut, die Moleküle sind unterschiedlich. Es gibt Temperatursensoren in sehr unterschiedlichen Temperaturbereichen. Kälte, Hitze, Wärme sind alle unterschiedlich.

Von 2000 bis 2010 untersuchte mein Labor die Temperaturempfindung. Wir haben zum Beispiel den ersten kaltaktivierten Ionenkanal identifiziert. Es war schließlich auch der Rezeptor für Menthol. Jedes Mal, wenn Sie einen dieser Kaugummis oder Zahnpasten verwenden, die ein kühlendes Gefühl in Ihrem Mund erzeugen, wird der kälteaktivierte Kanal entführt.

Brian Resnick

Ist das Ziel, den für jede Empfindung verantwortlichen Sensor zu finden?

Ardem Patapoutian

Ja. Was funktioniert zu haben scheint, ist mit einem sehr reduktionistischen Ansatz im Sinne des Findens des Sensors zu beginnen.

Brian Resnick

Sind einige dieser Sensoren noch schwer fassbar?

Ardem Patapoutian

Absolut. Ohne Piezo2 haben Sie keine Berührung, keine Propriozeption. Bei einer akuten Berührung – der Hammerschlag auf Ihren Finger – ist jedoch die Identität dieser Ionenkanäle, die für akute Schmerzen verantwortlich sind, noch unbekannt.

Brian Resnick

Ich weiß nicht, ob das mehr in die Philosophie als in die Wissenschaft einfließt, aber sind wir nur die Summe all dieser Inputs?

Ardem Patapoutian

Ich denke, die klare Sache, die man erkennen muss, ist, dass die Sinnesbiologie uns nichts über die Realität sagt. Es repräsentiert die Realität.

[Reality is] sehr verwandt mit diesen Sinnen. Aber das ist es, was ich betonen möchte – es ist eine Art Näherung. Wir interpretieren die Welt nach unseren sensorischen Systemen.

Brian Resnick

Ich denke an Propriozeption. Ich beobachtete, wie jemand ohne Piezo2-Rezeptoren mit geschlossenen Augen versuchte, einen Ball auf einem Tisch vor ihr zu berühren. Und sie konnte es nicht. Ich fragte sie: „Wie fühlt es sich an, wenn deine Augen geschlossen sind?“ Und sie sagte: „Es ist, als wäre ich verloren.“

Dann versuchte ich zu überlegen, was ich fühle, wenn ich meine Augen schließe und die Orte von Objekten um mich herum spüren kann. Und ich habe kein Wort dafür.

Ardem Patapoutian

Es ist Bewusstsein. Darauf komme ich immer wieder zurück.

Brian Resnick

Ist das nur reines Bewusstsein? Es ist nur Bewusstsein?

Ardem Patapoutian

Ich glaube, ich würde in Schwierigkeiten geraten, wenn ich das Bewusstsein der Propriozeption anrufe. Aber ich denke tatsächlich, dass ein physischer Aspekt des Bewusstseins auf der grundlegendsten Ebene Propriozeption erfordert.

Vorheriger ArtikelDer jüngste Skandal von Facebook scheint sein Big Tobacco-Moment zu sein, sagen einige. Es ist auch ein Big Oil-Moment.
Nächster ArtikelWarum der Gesetzgeber um die Schuldengrenze streitet – schon wieder