Spiegato: Nobel per decifrare la scienza del tatto

David Julius e Ardem Patapoutian hanno identificato il meccanismo attraverso il quale i rilevatori di contatto comunicano con il sistema nervoso. Quali sono le implicazioni della loro ricerca per la medicina?

Scienziati americani David Julius (a sinistra) e Ardem Patapoutian.

I cinque sensi attraverso i quali gli esseri umani percepiscono e sperimentano il mondo che li circonda sono ben noti. I meccanismi interni al corpo umano attraverso i quali diventiamo consapevoli e rispondiamo alla luce, al suono, all'olfatto e al gusto sono stati abbastanza ben compresi per diversi decenni. La comprensione di come percepiamo attraverso il tatto – la percezione di caldo o freddo, compressione o tensione o la sensazione di dolore fisico – è sfuggita a lungo agli scienziati.

Fino a quando David Julius e Ardem Patapoutian, lavorando indipendentemente negli Stati Uniti, hanno fatto una serie di scoperte alla fine degli anni '90 e all'inizio degli anni 2000 per capire i rilevatori tattili nel nostro corpo e il meccanismo attraverso il quale comunicano con il sistema nervoso per identificare e rispondere ad un tocco particolare. Per la loro ricerca pionieristica, che sta ancora continuando, lunedì il 66enne Julius e il 54enne Patapoutian sono stati dichiarati vincitori congiunti del Premio Nobel per la Fisiologia 2021.

Il Nobel per la fisiologia è il primo nelle scienze ad essere annunciato. Il Premio Nobel per la Fisica sarà annunciato martedì, seguito da quello per la Chimica il giorno dopo.

Sensori

Julius e Patapoutian hanno ricevuto il premio per le loro scoperte di recettori per la temperatura e il tatto . In poche parole, hanno scoperto i sensori molecolari nel corpo umano che sono sensibili al calore e alla pressione meccanica e ci fanno sentire caldo o freddo, o il tocco di un oggetto appuntito sulla nostra pelle.

I sensori artificiali sono familiari nel mondo di oggi. Un termometro è un sensore di temperatura molto comune. In una stanza, un tavolo o un letto non sarebbero in grado di percepire gli sbalzi di temperatura anche quando sono esposti al calore, ma un termometro sì. Allo stesso modo, nel corpo umano, tutte le molecole non percepiscono il calore quando sono esposte ad esso. Solo proteine ​​molto specifiche lo fanno, ed è loro compito trasmettere questo segnale al sistema nervoso, che quindi innesca una risposta appropriata. Gli scienziati sapevano che tali sensori dovevano esistere, ma non furono in grado di identificarli fino a quando Julius non scoprì il primo recettore del calore.

È stata una scoperta fondamentale. L'identificazione del recettore del calore da parte di Julius alla fine degli anni '90 è avvenuta attraverso un esame molto noioso di centinaia di geni per la loro sensibilità alla temperatura. Oggi disponiamo di computer e modelli molto efficienti che possono ridurre il lavoro e accelerare il processo, ma a quei tempi era necessaria molta ricerca scrupolosa. Quella prima scoperta ha portato all'identificazione di molti altri recettori. Proprio come ci sono recettori sensibili al calore, ce ne sono altri che possono percepire il freddo. E ancora altri, che possono percepire la pressione. Ora ne conosciamo molti, ha affermato Dipanjan Roy, neuroscienziato presso il National Brain Research Center di Manesar.

Il meccanismo

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La capacità umana di percepire il calore, o il freddo, e la pressione non è molto diversa dal funzionamento dei molti rivelatori che conosciamo. Un rilevatore di fumo, ad esempio, emette un allarme quando rileva fumo oltre una certa soglia. Allo stesso modo, quando qualcosa di caldo o freddo tocca il corpo, i recettori del calore consentono il passaggio di alcune sostanze chimiche specifiche, come gli ioni calcio, attraverso la membrana delle cellule nervose. È come un cancello che si apre su una richiesta ben precisa. L'ingresso della sostanza chimica all'interno della cellula provoca una piccola variazione di tensione elettrica, che viene captata dal sistema nervoso.

Esiste un intero spettro di recettori sensibili a diversi intervalli di temperatura. Quando c'è più calore, si aprono più canali per consentire il flusso di ioni e il cervello è in grado di percepire una temperatura più elevata. Cose simili accadono quando tocchiamo qualcosa di estremamente freddo, ha detto Aurnab Ghose, neuroscienziato dell'Indian Institute of Science Education and Research di Pune.

Ghose ha affermato che questi recettori erano sensibili non solo al tocco esterno, ma potevano anche rilevare i cambiamenti di temperatura o pressione all'interno del corpo.

Nobel per la fisiologia o la medicina

Quando la nostra temperatura corporea si discosta dal livello ottimale, ad esempio, c'è una reazione. Il corpo si sforza di tornare alla temperatura ottimale, o centrale. Ciò accade solo perché i recettori del calore sono in grado di percepire un cambiamento di temperatura e il sistema nervoso cerca di ripristinarlo, ha detto.

Ma non è tutto. Quando la nostra vescica urinaria è piena, ad esempio, la pressione nella vescica aumenta. Questo cambiamento di pressione viene percepito dai recettori della pressione e trasmesso al sistema nervoso che crea questo bisogno di alleviare se stessi. I cambiamenti nella pressione sanguigna vengono rilevati in modo simile e vengono avviate azioni correttive... Ecco perché le scoperte di questi recettori sono così fondamentali per la nostra comprensione di come funziona il nostro corpo, ha detto Ghose.

Implicazioni terapeutiche

Le scoperte in fisiologia hanno spesso portato a un miglioramento della capacità di combattere malattie e disturbi. Questo non è diverso. Come ha sottolineato Sneha Shashidhara, dottore di ricerca in neuroscienze cognitive, l'identificazione di questi recettori apre la possibilità di regolarne il funzionamento. Ad esempio, ci sono recettori che ci fanno sentire dolore. Se questi recettori possono essere soppressi o resi meno efficaci, la persona ha avvertito meno dolore.

Il dolore cronico è presente è una serie di malattie e disturbi. In precedenza, l'esperienza del dolore era un mistero. Ma poiché comprendiamo sempre di più questi recettori, è possibile che acquisiamo la capacità di regolarli in modo tale da ridurre al minimo il dolore, ha affermato.

Ghose ha detto, infatti, che la ricerca in questo campo era già in corso. È possibile che la prossima generazione di antidolorifici funzioni in questo modo, ha detto, aggiungendo che ci sono anche molte altre implicazioni terapeutiche, inclusi interventi che potrebbero essere utili nel trattamento di malattie come il cancro o il diabete.

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