Khoa học tự nhiên

Xác định tế bào xúc giác chủ chốt: Tế bào da dùng phân tử mới để gửi thông tin lên não (26/04/2014)

Trong một nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Nature, một nhóm các nhà nghiên cứu ở Trung tâm Y tế của Đại học Columbia đứng đầu là TS. Ellen Lumpkin, phó giáo sư sinh học xúc giác, đã giải đáp một bí ẩn lâu đời về cảm giác cảm ứng (chạm): tế bào ngay dưới da cho phép chúng ta cảm nhận được những chi tiết và kết cấu rất nhỏ như thế nào.

                             Tế bào Merkel

Cảm ứng là biên giới cuối cùng của khoa học thần kinh cảm giác. Các tế bào và phân tử kích hoạt thị giác - tế bào que và hình nón và các thụ cảm nhạy ánh sáng - đã được biết đến từ đầu thế kỷ 20, còn các giác quan về mùi, vị và thính giác ngày càng được hiểu rõ. Nhưng chúng ta hầu như không biết gì về các tế bào và phân tử chịu trách nhiệm kích hoạt các cảm giác cảm ứng (xúc giác).

Đây là nghiên cứu đầu tiên sử dụng optogenetics - một phương pháp mới sử dụng ánh sáng làm hệ thống tín hiệu để bật và tắt các tế bào thần kinh theo yêu cầu - cho các tế bào da để xác định cách thức hoạt động và liên lạc của chúng.

Nhóm nghiên cứu đã cho thấy rằng các tế bào da được gọi là tế bào Merkel có thể cảm nhận sự đụng chạm bằng một bàn tay ảo đeo găng có các tế bào thần kinh của da để tạo ra những gì chúng ta cảm nhận được là các chi tiết và kết cấu tinh vi.

"Những thí nghiệm này là những bằng chứng trực tiếp đầu tiên về việc các tế bào Merkel có thể mã hóa sự đụng chạm thành các tín hiệu thần kinh truyền thông tin đến não về các vật thể trong thế giới quanh ta", TS. Lumpkin nói.

Những phát hiện này không chỉ thể hiện một bước tiến quan trọng trong sự hiểu biết của chúng ta về cảm nhận xúc giác, mà còn có thể kích thích nghiên cứu về mất cảm nhận xúc giác.

Một số trường hợp - bao gồm bệnh tiểu đường và một số phương pháp điều trị ung thư bằng hóa trị liệu hay lão hóa bình thường - có biểu hiện giảm độ nhạy cảm của xúc giác. Tế bào Merkel bắt đầu mất đi ở độ tuổi 20 của con người, cùng lúc mà sự sắc sảo về xúc giác bắt đầu suy giảm.

"Chưa có ai kiểm tra liệu sự mất mát của các tế bào Merkel có làm mất chức năng do lão hóa hay không - đây có thể là một trùng hợp ngẫu nhiên - nhưng đó là một câu hỏi chúng tôi đang quan tâm theo đuổi", Tiến sĩ Lumpkin nói.

Trong tương lai, những phát hiện này có thể chỉ dẫn cho việc thiết kế chân tay giả "thông minh" có thể khôi phục cảm giác chạm cho những người tàn tật, cũng như đưa ra những mục tiêu mới cho điều trị các bệnh ngoài da như ngứa mãn tính.

Nghiên cứu này được công bố cùng với một nghiên cứu thứ hai được thực hiện cùng với Viện Nghiên cứu Scripps. Nghiên cứu hợp tác này xác định được một phân tử kích hoạt cảm ứng trong các tế bào da, một gen được gọi là Piezo2, mở ra tiềm năng phát triển đáng kể trong lĩnh vực nhận thức cảm ứng.

"Những phát hiện mới sẽ mở ra lĩnh vực sinh học da và cho biết cảm giác được bắt đầu như thế nào," Tiến sĩ Lumpkin nói. Các loại tế bào da khác cũng có thể đóng vai trò trong cảm giác cảm ứng, cũng như những cảm giác da không mẫy dễ chịu, chẳng hạn như ngứa. Các kỹ thuật optogenetics được nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Lumpkin sử dụng cho các tế bào Merkel giờ đây có thể được áp dụng cho các tế bào da khác để trả lời những câu hỏi này.

"Đây là thời điểm thú vị trong lĩnh vực này bởi vì vẫn còn có những câu hỏi lớn chưa có lời giải đáp và các công cụ của khoa học thần kinh hiện đại sẽ cho chúng ta cách thức giải quyết", cô nói.

Nguồn: www.vista.vn (Theo Nature)