Jak szybko odczuwamy ból? Studium obala wcześniejsze wyobrażenia

Nowe badania obalają powszechne przekonanie, że ludzie, w przeciwieństwie do innych ssaków, przetwarzają ból wolniej niż dotyk. Odkrycia mogą mieć znaczące implikacje dla diagnozy i leczenia bólu.

Nowe badania sugerują, że sygnały bólu mogą przemieszczać się równie szybko, jak sygnały dotykowe u ludzi.

Do tej pory konsensus naukowy był taki, że u ludzi sygnały nerwowe, które „przekazują” dotyk do mózgu, są szybsze niż te, które przekazują ból.

Naukowcy wierzyli, że ta różnica w prędkości wynika z faktu, że sygnały dotykowe przechodzą przez nerwy z grubą warstwą mieliny - izolacyjną warstwą lipidów, która tworzy ochronną powłokę wokół nerwów. Mielina pomaga nerwom szybciej przewodzić sygnały.

W przeciwieństwie do tego, sygnały bólu przechodzą przez nerwy, które albo w ogóle nie mają mieliny, albo mają tylko bardzo cienką warstwę.

Inne ssaki mają tak zwane ultraszybkie nocyceptory (receptory, które wykrywają bodźce szkodliwe lub potencjalnie szkodliwe), czyli neurony doprowadzające z grubą warstwą mieliny, które jak najszybciej przekazują sygnały bólu. Ale czy to samo dotyczy ludzi?

Saad Nagi, główny inżynier badawczy na Wydziale Medycyny Klinicznej i Eksperymentalnej oraz Centrum Neuronauki Społecznej i Afektywnej na Uniwersytecie Linköping w Szwecji, niedawno przewodził zespołowi naukowców, którzy chcieli odpowiedzieć na to pytanie.

„Zdolność odczuwania bólu jest niezbędna dla naszego przetrwania”, wyjaśnia Nagi, „więc dlaczego nasz system sygnalizacji bólu miałby być o wiele wolniejszy niż system używany do dotyku i wolniejszy niż mógłby być?”

Aby się tego dowiedzieć, naukowcy zastosowali technikę zwaną mikroneurografią, która pozwoliła im wizualizować i śledzić ruch neuronowy z „nerwów obwodowych prowadzących do mięśni i skóry”.

Nagi i zespół zastosowali tę technikę do 100 zdrowych uczestników badania i opublikowali wyniki w czasopiśmie Postęp naukowy.

Ból rozchodzi się tak szybko, jak dotyk

Technika mikroneurografii, czyli „pojedynczych zapisów aksonów”, umożliwiła naukowcom śledzenie sygnałów bólu i dotyku we włóknach nerwowych pojedynczego neuronu.

Nagi i zespół poszukiwali neuronów, które przenosiłyby sygnały równie szybko jak dotyk, ale jednocześnie zachowywałyby się jak nocyceptory.

Badanie wykazało, że 12% neuronów z grubym płaszczem mielinowym miało takie same właściwości jak nocyceptory, ponieważ potrafiły wykrywać i przekazywać „szkodliwe bodźce”, takie jak szorstkie głaskanie lub szczypanie pędzla.

Receptory bólu nie reagują na delikatny dotyk, podobnie jak neurony, które naukowcy przetestowali, stosując delikatne pociągnięcia pędzlem. Wreszcie, te komórki nerwowe przekazywały sygnały bólowe tak szybko, jak wrażliwe na dotyk neurony.

Aby sprawdzić, czy funkcja tych superszybkich komórek nerwowych rzeczywiście polegała na przenoszeniu bólu, naukowcy wykorzystali elektrody pomiarowe do zastosowania krótkich, precyzyjnych wyładowań elektrycznych, które celowały w poszczególne komórki nerwowe. W rezultacie uczestnicy badania zgłaszali odczucie ostrego ukłucia.

„Kiedy aktywowaliśmy pojedynczą komórkę nerwową, spowodowało to odczucie bólu, więc dochodzimy do wniosku, że te komórki nerwowe są połączone z ośrodkami bólu w mózgu” - mówi Nagi.

„Staje się oczywiste, że gęsto zmielinizowane włókna nerwowe przyczyniają się do odczuwania bólu, gdy ma on przyczynę mechaniczną. Nasze wyniki podważają podręcznikowy opis szybkiego systemu sygnalizacji dotyku i wolniejszego systemu sygnalizacji bólu. Sugerujemy, że ból może być sygnalizowany tak szybko, jak dotyk ”.

Saad Nagi

Nagi i współpracownicy przebadali również osoby, które doświadczyły uszkodzenia nerwów, które spowodowało utratę gęsto zmielinizowanych komórek nerwowych, ale nie wpłynęło na ich cienko zmielinizowane komórki nerwowe. W wyniku uszkodzenia uczestnicy ci nie mogą poczuć lekkiego dotyku.

Zespół Nagiego postawił hipotezę, że utrata zmielinizowanych włókien nerwowych wpłynie również na nowo odkrytą superszybką sieć nocyceptorów. Naukowcy odkryli, że osoby te nie mogą odczuwać bólu mechanicznego.

Naukowcy wyjaśniają, że odkrycia mogą pomóc lekarzom w diagnozowaniu stanów związanych z bólem i zapewnić lepszą opiekę osobom, u których występuje ten objaw.