Как быстро мы ощущаем боль? Исследование, которое опровергает текущие представления
Новое исследование опровергает широко распространенное мнение о том, что люди, в отличие от других млекопитающих, обрабатывают болевой сигнал медленнее, чем сигнал от прикосновения. Результаты могут иметь существенное значение для диагностики и устранения боли.
До сих пор, научный консенсус заключался в том, что нервные сигналы человека, которые «сообщают» о прикосновении мозгу, быстрее, чем те, которые передают боль.
Как считали исследователи, это различие в скорости связано с тем, что сигналы прикосновения проходят через нервы с толстым слоем миелина - изолирующего слоя липидов, который образует защитную оболочку вокруг нервов. Миелин помогает нервам проводить сигналы быстрее. А болевые сигналы проходят через нервы, которые либо вообще не имеют миелина, либо имеют только очень тонкий слой. У других млекопитающих есть так называемые сверхбыстрые ноцицепторы (рецепторы, которые обнаруживают повреждающее или потенциально повреждающее воздействие), то есть афферентные нейроны с толстым слоем миелина для максимально быстрой передачи болевых сигналов. Но верно ли то же самое для людей?
Саад Наги, главный инженер-исследователь Департамента клинической и экспериментальной медицины и Центра социальной и аффективной нейронауки при Университете Линчёпинга в Швеции, недавно возглавил группу исследователей, пытающихся найти ответ на этот вопрос.
“Способность чувствовать боль жизненно важна для нашего выживания, - объясняет Наги, - так почему наша система сигнализации боли должна быть намного медленнее, чем система, используемая для прикосновений, и намного медленнее, чем могла бы быть?”
Чтобы найти ответ, ученые применили метод, который называется микронейрография, что позволило им визуализировать и отследить движение нейронов от “периферических нервов к мышцам и коже”. Наги и команда применили эту технику для 100 здоровых участников и опубликовали результаты исследования в журнале Science Advances.
Болевой сигнал передается так же быстро, как и сигнал от прикосновения
Техника микронейрографии позволила исследователям отследить болевые сигналы и сигналы от прикосновения в нервных волокнах одного нейрона. Наги и команда пытались найти нейроны, которые передают сигналы так же быстро, как при касании, но вели себя как ноцицепторы.
Исследование выявило, что 12% нейронов с толстой миелиновой оболочкой обладали теми же свойствами, что и ноцицепторы, в том, что они могли обнаруживать и передавать сигнал о «вредящих раздражителях», таких как грубое прикосновение кисточкой или щипание.
Болевые рецепторы не реагируют на мягкое прикосновение, как и эти нейроны, которые тестировали исследователи, мягко прикасаясь к коже кисточкой. В итоге, эти нервные клетки передавали болевые сигналы так же быстро, как и чувствительные к прикосновениям нейроны. Чтобы проверить, что функция этих сверхбыстрых нервных клеток действительно заключалась в передаче болевого сигнала, исследователи использовали измерительные электроды для использования коротких, точных электрических ударов, направленных на отдельные нервные клетки. В результате участники исследования сообщили об ощущении острых покалываний.
“Когда мы активировали отдельную нервную клетку, это вызывало ощущение боли, поэтому мы пришли к заключению, что эти нервные клетки связаны с болевыми центрами в мозге”, - говорит Наги.
“Становится очевидным, что толстые миелинизированные нервные волокна участвуют в формировании болезненных ощущений, когда у них есть механическая причина. Наши результаты бросают вызов учебному пособию, описывающему быструю систему сигнализации касания и медленную систему сигнализации боли. Мы предполагаем, что болевой сигнал может передаваться так же быстро, как и тактильный сигнал“.
Наги и его коллеги также обследовали людей, нервы которых были повреждены и потеряли сильно миелинизированные нервные клетки, но сохранили тонко миелинизированные нервные клетки. Оказалось, что эти участники не могут чувствовать легкое прикосновение.
Команда Наги выдвинула гипотезу о том, что потеря миелинизированных нервных волокон также влияет на недавно обнаруженную сверхбыструю сеть ноцицепторов. Исследователи обнаружили, что эти люди не могут испытывать механическую боль.
Полученные результаты, как объясняют ученые, могут помочь врачам диагностировать болезненные состояния и обеспечить лучшую помощь людям, испытывающим этот симптом.