– Vår studie ger en landskapsbild över människans känselsinne. I nästa steg vill vi göra porträtt av de olika typerna av nervceller som vi har identifierat, säger Håkan Olausson, professor vid Linköpings universitet, om studien som publicerats i Nature Neuroscience
En vanlig uppfattning är att det finns en specifik sorts nervcell för varje typ av känsloförnimmelse, som smärta, behaglig beröring eller kyla. Men fynden från den aktuella studien utmanar den bilden och visar att känselsinnet troligen är mycket mer komplicerat än så.
En stor del av kunskapen vi har i dag om hur nervsystemet fungerar kommer från forskning på djur. Men hur stora är likheterna mellan exempelvis mus och människa? Många fynd som gjorts i studier på djur har inte kunnat bekräftas i forskning på människor. En anledning till det kan vara att vår förståelse för hur det fungerar i människan är otillräcklig. Forskarna bakom den aktuella studien ville därför skapa en detaljerad atlas över olika typer av nervceller inblandade i människans känselsinne och jämföra den med mus och makak, en typ av primat.
I studien gjorde en forskargrupp vid University of Pennsylvania, ledd av professor Wenqin Luo, detaljerade analyser av vilka gener som enskilda nervceller använder, så kallad djup RNA-sekvensering. Nervceller som hade liknande genuttrycksprofil grupperades tillsammans som en typ av sinnesnervcell. På detta sätt identifierade de 16 distinkta typer av nervceller hos människa. I takt med att forskarna analyserar fler celler kommer de antagligen hitta ännu fler olika typer av sinnesnervceller.
Analyserna av nervcellernas genuttryck ger en bild av hur det cellulära maskineriet ser ut i de olika celltyperna. Nästa fråga var hur det hänger ihop med nervcellernas funktion. Om en nervcell producerar ett protein som kan detektera värme, innebär det då att nervcellen reagerar på värme?
Den aktuella studien är den första som kopplar ihop genuttrycket i olika typer av nervceller med deras faktiska funktion. För att undersöka nervcellers funktion använde en forskargrupp vid Linköpings universitet, ledd av Saad Nagi och Håkan Olausson, en metod som låter forskarna lyssna på nervsignaleringen i en nervcell åt gången hos vakna försöksdeltagare. Med metoden, som kallas mikroneurografi, kan forskarna utsätta nervceller i huden för exempelvis temperatur, beröring eller vissa kemikalier och ”lyssna på” en enskild nervcell för att ta reda på om just den nervcellen reagerar och skickar signaler till hjärnan.
Oväntade upptäckter
Under dessa experiment gjorde forskarna upptäckter som de aldrig skulle ha gjort om inte kartläggningen av olika nervcellstypers cellulära maskineri hade gett forskarna nya uppslag att testa. En sådan upptäckt rör en typ av nervceller som svarar på behaglig beröring. Forskarna fann att denna celltyp oväntat nog också reagerar på värme och capsaicin, ämnet som ger chili dess hetta. Att reagera på capsaicin är typiskt för smärtnervceller, så det förvånade forskarna att beröringsnervceller svarade på sådan stimulering. Samma typ av nervcell reagerade också på kyla, trots att den inte producerar det hittills enda kända proteinet som känner av kyla. Fyndet kan inte förklaras av det som är känt om cellens maskineri och tyder på att det finns en annan mekanism för detektion av kyla, som ännu inte upptäckts. Forskarna spekulerar att dessa nervceller utgör en bana för behagliga förnimmelser.
– I tio år har vi lyssnat på nervsignalering i de här nervcellerna, men vi hade ingen aning om cellernas molekylära egenskaper. I den här studien ser vi både vilka proteiner de här nervcellerna producerar och vilken typ av stimulering de reagerar på, och vi kan koppla ihop det. Det är ett enormt kliv framåt, säger Håkan Olausson.
Ett annat exempel är en typ av snabbt ledande smärtnervcell, som visade sig reagera på icke-smärtsam kyla och mentol.
– Det finns en uppfattning att nervceller är väldigt specifika – att det finns en nervcell för kyla, en annan som känner av vibrationer och en tredje som reagerar på tryck och så vidare. Man pratar ofta om nervsystemet i sådana termer. Men vi ser nu att det är mycket mer komplicerat än så, säger Saad Nagi, universitetslektor vid Linköpings universitet.
Människan snabbare än musen
Hur var det då med jämförelsen mellan mus, makak och människa? Hur lika är vi? Många av de 16 typerna av nervceller som forskarna identifierade i studien är ungefär lika mellan arterna. Den största skillnaden som forskarna hittade fanns i snabbt ledande smärtnervceller som reagerar på stimulering som kan orsaka skada. Dessa nervceller upptäcktes i människa år 2019 av forskargruppen vid Linköpings universitet. Jämfört med musen har människan många fler smärtnervceller av typen som skickar smärtsignaler till hjärnan med hög hastighet. Varför det är så kan studien inte svara på, men forskarna har en teori:
– Att smärta signaleras med mycket högre hastighet i människa jämfört med mus tror jag helt enkelt är en spegling av kroppsstorlek. I musen behövs inte så snabb nervsignalering. Men i människor är avstånden större och signalerna behöver skickas till hjärnan med högre hastighet för annars är du redan skadad innan du hinner reagera och akta dig, säger Håkan Olausson.
Studien är ett samarbete mellan Patrik Ernfors forskargrupp vid Karolinska Institutet, Wenqin Luos forskargrupp vid University of Pennsylvania och Håkan Olausson och Saad Nagis forskargrupp vid Linköpings universitet. Forskningen har finansierats med stöd av bland andra National Institutes of Health, Vetenskapsrådet och Knut och Alice Wallenbergs stiftelse.
Artikeln: Leveraging Deep Single-soma RNA Sequencing to Explore the Neural Basis of Human Somatosensation, Huasheng Yu, Saad S. Nagi, Dmitry Usoskin et al. (2024). Nature Neuroscience, published online November 4 2024, doi:10.1038/s41593-024-01794-1
