Исследование показало, что система нейронной визуализации отображает сенсорную активность в режиме реального времени
Новое исследование, проведенное учеными Технологического университета Сан-Антонио и Стэнфордского университета, приближает нас к пониманию того, как организм распознает различные ощущения, такие как боль, зуд и прикосновение.
Когда человек испытывает боль или другую внешнюю стимуляцию, первичные сенсорные нейроны преобразуют сигнал в электрические импульсы, сообщая организму, как реагировать. Хотя учёные знали об этом, они до сих пор не до конца понимали, как различаются различные ощущения.
Ученые из Центра медицинских наук Техасского университета в Сан-Антонио (UT Health San Antonio) и Стэнфордского университета впервые разработали систему визуализации in vivo, которая в режиме реального времени показывает, как активируются нейроны, реагируя на различные ощущения. Результаты их работы были опубликованы в июльском номере журнала Nature Communications за 2025 год .
Эта работа является важным шагом вперед в понимании того, как нервная система обрабатывает ощущения, и открывает новые возможности для разработки методов лечения боли и расстройств чувствительности.
Первичные сенсорные нейроны отвечают за соматосенсорику – процесс преобразования таких стимулов, как прикосновение, давление, боль, зуд и проприоцепция (осознание телом своего положения в пространстве), в сигналы для мозга. Однако, несмотря на десятилетия исследований, механизмы, посредством которых эти нейроны различают типы ощущений, остаются загадкой.
Играть
00:00
00:02
Немой
Настройки
ПИП
Перейти в полноэкранный режим
Играть
Репрезентативная in vivo оптическая ASAP4.4-Kv запись нейрона L5 DRG мыши SN-CCI в ответ на нажатие с усилием 300 г на заднюю лапу. Длительность каждого кадра составляет 0,91 мс, частота обновления — 1,1 кГц. Обратите внимание, что разрешение видео было снижено при конвертации из программы Zen blue (Zeiss) в видеоформат AVI. Источник: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61774-2
«Мы знаем, что при воздействии раздражителя, например, травмы, мы испытываем мгновенное, одновременное ощущение боли. Но мы не знаем, почему мы так легко воспринимаем её как боль, а не как прикосновение», — сказал соавтор исследования и главный исследователь Ю Шин Ким, доктор философии, доцент кафедры челюстно-лицевой хирургии стоматологического факультета Медицинского центра Техасского университета в Сан-Антонио. «Этот базовый механизм стал одним из главных вопросов в нашей области нейробиологии».
Прорыв стал возможен благодаря генетически кодируемому датчику напряжения ASAP4.4-Kv, разработанному группой. Этот «положительно настроенный» датчик усиливает флуоресценцию при деполяризации нейронов, что позволяет исследователям наблюдать за взаимодействием нейронов в режиме реального времени на мышиных моделях. Система визуализации использует датчик, который загорается при активации нейрона. Наблюдая за этим под мощным микроскопом, учёные могут точно определить, какие нейроны активируются и как они реагируют на различные ощущения.
«Впервые мы можем увидеть электрические сигналы от этих нейронов и то, как они соответствуют различным типам ощущений », — сказал Ким.
Метод также подтвердил давнюю гипотезу о том, что после воспаления или повреждения нерва соседние сенсорные нейроны начинают взаимодействовать электрически.
Играть
00:00
00:02
Немой
Настройки
ПИП
Перейти в полноэкранный режим
Играть
Репрезентативная динамическая визуализация напряжения нейрона L5 DRG мыши SN-CCI, индуцированная токсическим воздействием тепла (50°C). Время каждого кадра составляет 0,91 мс, частота обновления — 1,1 кГц. Источник: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61774-2
«Мы доказали и получили данные, что после воспаления или травмы эти нейроны взаимодействуют электрически. Они могут передавать сигналы чрезвычайно быстро, так что каждый нейрон передаёт свою активность другому», — сказал Ким. «Раньше это было лишь теорией, но мы первыми её визуализировали и подтвердили».
Этот метод визуализации имеет множество преимуществ по сравнению с традиционными электрофизиологическими исследованиями, которые требуют много времени и являются инвазивными. Новый метод позволяет исследователям наблюдать подтипы сенсорных нейронов и непрерывно отслеживать их активность.
Применение этой технологии охватывает исследования хронической боли, воспаления, зуда, боли в височно-нижнечелюстном суставе (ВНЧС) , мигрени и других соматосенсорных состояний.
«Раньше у нас не было инструмента или методики для проведения некоторых из этих исследований, а теперь она у нас есть», — сказал Ким.