Explicado: Nobel por descifrar la ciencia del tacto

David Julius y Ardem Patapoutian identificaron el mecanismo a través del cual los detectores táctiles se comunican con el sistema nervioso. ¿Cuáles son las implicaciones de su investigación para la medicina?

Los científicos estadounidenses David Julius (izquierda) y Ardem Patapoutian.

Los cinco sentidos a través de los cuales los seres humanos perciben y experimentan el mundo que les rodea son bien conocidos. Los mecanismos internos dentro del cuerpo humano a través de los cuales nos damos cuenta y respondemos a la luz, el sonido, el olfato y el gusto se conocen bastante bien durante varias décadas. La comprensión de cómo sentimos a través del tacto, la percepción de frío o calor, presión o tensión o la sensación de dolor físico, eludió a los científicos durante mucho tiempo.

Hasta que David Julius y Ardem Patapoutian, trabajando de forma independiente en los Estados Unidos, hicieron una serie de descubrimientos a fines de la década de 1990 y principios de la de 2000 para descubrir los detectores táctiles en nuestro cuerpo y el mecanismo a través del cual se comunican con el sistema nervioso para identificar y responder. a un toque particular. Por su investigación pionera, que aún continúa, Julius, de 66 años, y Patapoutian, de 54 años, fueron declarados ganadores conjuntos del Premio Nobel de Fisiología 2021 el lunes.

El Nobel de fisiología es el primero en ser anunciado en ciencias. El Premio Nobel de Física se anunciará el martes, seguido del de Química un día después.

Sensores

Julius y Patapoutian han recibido el premio por sus descubrimientos de receptores para la temperatura y el tacto . En pocas palabras, descubrieron los sensores moleculares en el cuerpo humano que son sensibles al calor y a la presión mecánica, y nos hacen sentir calientes o fríos, o el toque de un objeto punzante en nuestra piel.

Los sensores artificiales son familiares en el mundo actual. Un termómetro es un sensor de temperatura muy común. En una habitación, una mesa o una cama no podrían percibir cambios de temperatura incluso cuando están expuestas al calor, pero un termómetro sí. De manera similar, en el cuerpo humano, todas las moléculas no sienten el calor cuando están expuestas a él. Solo las proteínas muy específicas lo hacen, y su trabajo es transmitir esta señal al sistema nervioso, que luego desencadena una respuesta adecuada. Los científicos sabían que tales sensores debían existir, pero no pudieron identificarlos hasta que Julius descubrió el primer receptor de calor.

Fue un descubrimiento muy fundamental. La identificación del receptor de calor por Julius a fines de la década de 1990 se realizó mediante un escrutinio muy tedioso de cientos de genes para determinar su sensibilidad a la temperatura. Hoy en día, tenemos computadoras y modelos muy eficientes que pueden reducir el trabajo y acelerar el proceso, pero en aquellos días se requería mucha investigación minuciosa. Ese primer descubrimiento condujo a la identificación de varios otros receptores. Al igual que hay receptores sensibles al calor, hay otros que pueden sentir frialdad. Y otros, que pueden sentir presión. Ahora conocemos varios de estos, dijo Dipanjan Roy, neurocientífico del Centro Nacional de Investigación del Cerebro en Manesar.

El mecanismo

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La capacidad humana para sentir el calor o el frío y la presión no es muy diferente del funcionamiento de los muchos detectores con los que estamos familiarizados. Un detector de humo, por ejemplo, emite una alarma cuando detecta humo más allá de un cierto umbral. De manera similar, cuando algo caliente o frío toca el cuerpo, los receptores de calor permiten el paso de algunas sustancias químicas específicas, como los iones de calcio, a través de la membrana de las células nerviosas. Es como una puerta que se abre ante una solicitud muy específica. La entrada de la sustancia química dentro de la célula provoca un pequeño cambio en el voltaje eléctrico, que es captado por el sistema nervioso.

Existe todo un espectro de receptores que son sensibles a diferentes rangos de temperatura. Cuando hay más calor, se abren más canales para permitir el flujo de iones y el cerebro puede percibir una temperatura más alta. Suceden cosas similares cuando tocamos algo extremadamente frío, dijo Aurnab Ghose, neurocientífico del Instituto Indio de Educación e Investigación Científica en Pune.

Ghose dijo que estos receptores eran sensibles no solo al tacto externo, sino que también podían detectar cambios de temperatura o presión dentro del cuerpo.

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Cuando nuestra temperatura corporal se desvía del nivel óptimo, por ejemplo, hay una reacción. El cuerpo hace un esfuerzo por volver a la temperatura óptima o central. Eso sucede solo porque los receptores de calor son capaces de detectar un cambio en la temperatura y el sistema nervioso trata de restaurar eso, dijo.

Pero eso no es todo. Cuando nuestra vejiga urinaria está llena, por ejemplo, aumenta la presión en la vejiga. Este cambio de presión es detectado por los receptores de presión y transmitido al sistema nervioso que crea este impulso de aliviarse. Los cambios en la presión arterial se sienten de manera similar y se inician acciones correctivas ... Por eso los descubrimientos de estos receptores son tan fundamentales para nuestra comprensión de cómo funciona nuestro cuerpo, dijo Ghose.

Implicaciones terapéuticas

Los avances en fisiología a menudo han dado como resultado una mejora en la capacidad para combatir enfermedades y trastornos. Este no es diferente. Como señaló Sneha Shashidhara, doctora en neurociencia cognitiva, la identificación de estos receptores abre la posibilidad de regular su funcionamiento. Por ejemplo, hay receptores que nos hacen sentir dolor. Si estos receptores pueden suprimirse o hacerse menos efectivos, la persona siente menos dolor.

El dolor crónico está presente en una serie de enfermedades y trastornos. Antes, la experiencia del dolor era un misterio. Pero a medida que entendemos estos receptores cada vez más, es posible que ganemos la capacidad de regularlos de tal manera que se minimice el dolor, dijo.

Ghose dijo que, de hecho, la investigación en este campo ya estaba en marcha. Es posible que la próxima generación de analgésicos funcione de esta manera, dijo, y agregó que también hay varias otras implicaciones terapéuticas, incluidas las intervenciones que podrían ser útiles en el tratamiento de enfermedades como el cáncer o la diabetes.

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