Когда мы нажимаем на виски, чтобы успокоить ноющую голову, или растираем локоть после неожиданного удара, это часто приносит некоторое облегчение. Считается, что клетки мозга, реагирующие на боль, успокаиваются, когда эти нейроны также получают сенсорные сигналы, говорят ученые из Института исследований мозга Макговерна Массачусетского технологического института, которые впервые наблюдали, как это явление проявляется в мозге мышей.

Открытие команды, опубликованное 6 ноября в журнале Science Advances, предлагает исследователям более глубокое понимание сложной взаимосвязи между болью и прикосновением и может дать некоторое представление о хронической боли у людей.

"Мы заинтересованы в этом, потому что это обычный человеческий опыт", - говорит исследователь McGovern Фан Ван. "Когда какая-то часть твоего тела болит, ты потираешь ее, верно? Мы знаем, что прикосновение может облегчить боль таким образом". Но, по ее словам, неврологам было очень трудно изучить этот феномен.

Моделирование обезболивания

Облегчение боли, опосредованное прикосновением, может начаться в спинном мозге, где предыдущие исследования обнаружили чувствительные к боли нейроны, сигналы которых ослабляются в ответ на прикосновение. Но были намеки на то, что мозг тоже был вовлечен. Ван говорит, что этот аспект реакции в значительной степени не изучен, потому что может быть трудно отслеживать реакцию мозга на болевые раздражители среди всей другой нервной активности, происходящей там, особенно когда животное движется.

Таким образом, хотя ее команда знала, что мыши реагируют на потенциально болезненный стимул на щеке, вытирая морду лапами, они не могли проследить за специфической болевой реакцией в мозге животных, чтобы увидеть, помогло ли это потирание успокоить ее. "Если вы посмотрите на мозг, когда животное трет морду, сигналы движения и прикосновения полностью подавляют любой возможный болевой сигнал", - объясняет Ван.

Она и ее коллеги нашли способ обойти это препятствие. Вместо того, чтобы изучать эффекты растирания лица, они сосредоточили свое внимание на более тонкой форме прикосновения: нежных вибрациях, создаваемых движением усов животных. Мыши используют свои усы для исследования, двигая ими взад и вперед в ритмичном движении, известном как взбивание, чтобы прощупать окружающую среду. Это движение активирует сенсорные рецепторы на лице и посылает информацию в мозг в виде вибротактильных сигналов. Человеческий мозг получает такие же сигналы прикосновения, когда человек пожимает руку, отрывая ее от мучительно горячей сковороды, — еще один способ облегчить боль, опосредованный прикосновением.

Унося прочь боль

Ван и ее коллеги обнаружили, что это движение усов изменяет реакцию мышей на раздражающее тепло или тычок в лицо — и то, и другое обычно приводит к трению лица. "Когда неприятные раздражители применялись в присутствии их самогенерирующегося вибротактильного взбивания ... они реагировали гораздо меньше", - говорит она. Иногда, по ее словам, взбивающиеся животные полностью игнорируют эти болезненные раздражители.

В соматосенсорной коре головного мозга, где обрабатываются сигналы прикосновения и боли, команда обнаружила сигнальные изменения, которые, по-видимому, лежат в основе этого эффекта. "Клетки, которые преимущественно реагируют на тепло и тычки, активируются реже, когда мыши взбивают", - говорит Ван.

"У них меньше шансов проявить реакцию на болезненные раздражители". Даже когда взбивающие животные терли морду в ответ на болезненные стимулы, команда обнаружила, что нейронам в мозге требовалось больше времени, чтобы усвоить паттерны возбуждения, связанные с этим движением трения. "Когда происходит болевая стимуляция, обычно траектория динамики населения быстро переходит к вытиранию. Но если у вас уже есть взбивание, это займет гораздо больше времени", - говорит Ван.

Ван отмечает, что даже за долю секунды до того, как спровоцированные мыши начнут тереть морды, когда животные относительно неподвижны, может быть трудно разобраться, какие сигналы мозга связаны с восприятием тепла и тычков, а какие участвуют в движении усов. Ее команда разработала вычислительные инструменты, чтобы распутать их, и надеется, что другие нейробиологи будут использовать новые алгоритмы, чтобы разобраться в своих собственных данных.

Воздействие взбивания на болевую сигнализацию, по-видимому, зависит от специальной схемы обработки прикосновений, которая отправляет тактильную информацию в соматосенсорную кору из области мозга, называемой вентральным задним таламусом. Когда исследователи заблокировали этот путь, взбивание больше не ослабляло реакцию животных на болевые раздражители. Теперь, говорит Ван, она и ее команда стремятся узнать, как эта схема работает с другими частями мозга, чтобы модулировать восприятие и реакцию на болезненные стимулы.

Ван говорит, что новые результаты могут пролить свет на состояние, называемое таламическим болевым синдромом, хроническое болевое расстройство, которое может развиться у пациентов после инсульта, поражающего таламус головного мозга. "Такие инсульты могут нарушать функции таламических цепей, которые обычно передают чистые сенсорные сигналы и ослабляют болезненные сигналы в кору головного мозга", - говорит она.