Dijelaskan: Nobel untuk menguraikan ilmu sentuhan

David Julius dan Ardem Patapoutian mengidentifikasi mekanisme yang melaluinya detektor sentuh berkomunikasi dengan sistem saraf. Apa implikasi dari penelitian mereka untuk kedokteran?

Ilmuwan Amerika David Julius (Kiri) dan Ardem Patapoutian.

Lima indera yang melaluinya manusia merasakan dan mengalami dunia di sekitar mereka sudah dikenal luas. Mekanisme internal di dalam tubuh manusia yang melaluinya kita menyadari, dan merespons, cahaya, suara, bau, dan rasa telah dipahami dengan cukup baik selama beberapa dekade. Pemahaman tentang bagaimana kita merasakan melalui sentuhan – persepsi panas atau dingin, terjepit atau tegang atau rasa sakit fisik – telah lama tidak dipahami oleh para ilmuwan.

Sampai David Julius dan Ardem Patapoutian, yang bekerja secara independen di Amerika Serikat, membuat serangkaian penemuan di akhir 1990-an dan awal 2000-an untuk mengetahui detektor sentuhan di tubuh kita dan mekanisme yang melaluinya mereka berkomunikasi dengan sistem saraf untuk mengidentifikasi dan merespons. untuk sentuhan tertentu. Untuk penelitian terobosan mereka, yang masih berlanjut, Julius yang berusia 66 tahun dan Patapoutian yang berusia 54 tahun dinyatakan sebagai pemenang bersama Hadiah Nobel Fisiologi 2021 pada hari Senin.

Nobel Fisiologi adalah yang pertama dalam sains yang diumumkan. Hadiah Nobel Fisika akan diumumkan pada hari Selasa, diikuti dengan Hadiah Nobel Kimia sehari kemudian.

Sensor

Julius dan Patapoutian telah dianugerahi hadiah untuk penemuan mereka tentang reseptor suhu dan sentuhan . Sederhananya, mereka menemukan sensor molekuler dalam tubuh manusia yang sensitif terhadap panas, dan tekanan mekanis, dan membuat kita merasa panas atau dingin, atau sentuhan benda tajam di kulit kita.

Sensor buatan sudah tidak asing lagi di dunia saat ini. Termometer adalah sensor suhu yang sangat umum. Di sebuah ruangan, meja atau tempat tidur tidak akan dapat merasakan perubahan suhu bahkan ketika mereka terkena panas, tetapi termometer akan. Demikian pula, di dalam tubuh manusia, semua molekul tidak merasakan panas ketika terpapar padanya. Hanya protein yang sangat spesifik yang melakukannya, dan tugas mereka adalah menyampaikan sinyal ini ke sistem saraf, yang kemudian memicu respons yang sesuai. Para ilmuwan tahu bahwa sensor semacam itu pasti ada, tetapi tidak dapat mengidentifikasinya sampai Julius menemukan reseptor panas pertama.

Itu adalah penemuan yang sangat mendasar. Identifikasi reseptor panas oleh Julius pada akhir 1990-an datang melalui pengawasan yang sangat membosankan dari ratusan gen untuk kepekaan mereka terhadap suhu. Saat ini, kami memiliki komputer dan model yang sangat efisien yang dapat mengurangi pekerjaan, dan mempercepat proses, tetapi pada masa itu banyak penelitian yang melelahkan diperlukan. Penemuan pertama itu mengarah pada identifikasi beberapa reseptor lain. Sama seperti ada reseptor yang peka terhadap panas, ada juga yang bisa merasakan dingin. Namun yang lain, yang bisa merasakan tekanan. Kami sekarang mengetahui beberapa di antaranya, kata Dipanjan Roy, ahli saraf di Pusat Penelitian Otak Nasional di Manesar.

Mekanismenya

Kemampuan manusia untuk merasakan panas, atau dingin, dan tekanan tidak jauh berbeda dengan cara kerja banyak detektor yang kita kenal. Detektor asap, misalnya, mengirimkan alarm ketika mendeteksi asap melebihi ambang batas tertentu. Demikian pula, ketika sesuatu yang panas, atau dingin, menyentuh tubuh, reseptor panas memungkinkan lewatnya beberapa bahan kimia tertentu, seperti ion kalsium, melalui membran sel saraf. Ini seperti gerbang yang terbuka atas permintaan yang sangat spesifik. Masuknya bahan kimia ke dalam sel menyebabkan perubahan kecil pada tegangan listrik, yang diambil oleh sistem saraf.

Ada seluruh spektrum reseptor yang sensitif terhadap rentang suhu yang berbeda. Ketika ada lebih banyak panas, lebih banyak saluran terbuka untuk memungkinkan aliran ion, dan otak dapat merasakan suhu yang lebih tinggi. Hal serupa terjadi ketika kita menyentuh sesuatu yang sangat dingin, kata Aurnab Ghose, ahli saraf di Institut Pendidikan dan Penelitian Sains India di Pune.

Ghose mengatakan bahwa reseptor ini sensitif tidak hanya terhadap sentuhan eksternal, tetapi juga dapat mendeteksi perubahan suhu atau tekanan di dalam tubuh.

Nobel untuk fisiologi atau kedokteran

Ketika suhu tubuh kita menyimpang dari tingkat optimal, misalnya, terjadi reaksi. Tubuh berusaha untuk kembali ke suhu optimal, atau inti,. Itu terjadi hanya karena reseptor panas mampu merasakan perubahan suhu, dan sistem saraf mencoba mengembalikannya, katanya.

Tapi itu tidak semua. Saat kandung kemih kita penuh, misalnya, tekanan di dalam kandung kemih meningkat. Perubahan tekanan ini dirasakan oleh reseptor tekanan dan diteruskan ke sistem saraf yang menciptakan dorongan untuk buang air kecil. Perubahan tekanan darah dirasakan dengan cara yang sama, dan tindakan perbaikan dimulai… Itulah sebabnya penemuan reseptor ini sangat mendasar bagi pemahaman kita tentang bagaimana fungsi tubuh kita, kata Ghose.

Implikasi terapeutik

Terobosan dalam fisiologi sering menghasilkan peningkatan kemampuan untuk melawan penyakit dan gangguan. Yang satu ini tidak berbeda. Seperti yang ditunjukkan oleh Sneha Shashidhara, PhD dalam ilmu saraf kognitif, identifikasi reseptor ini membuka kemungkinan untuk mengatur fungsinya. Misalnya, ada reseptor yang membuat kita merasa sakit. Jika reseptor ini dapat ditekan, atau dibuat kurang efektif, orang tersebut merasa nyerinya berkurang.

Nyeri kronis hadir adalah sejumlah penyakit dan gangguan. Sebelumnya, pengalaman rasa sakit adalah sebuah misteri. Tapi saat kita semakin memahami reseptor ini, ada kemungkinan kita mendapatkan kemampuan untuk mengaturnya sedemikian rupa sehingga rasa sakitnya bisa diminimalkan, katanya.

Ghose mengatakan, sebenarnya penelitian di bidang ini sudah berlangsung. Ada kemungkinan bahwa generasi berikutnya dari penghilang rasa sakit akan bekerja dengan cara ini, katanya, menambahkan bahwa ada beberapa implikasi terapeutik lainnya juga, termasuk intervensi yang mungkin berguna dalam pengobatan penyakit seperti kanker atau diabetes.

Buletin| Klik untuk mendapatkan penjelasan terbaik hari ini di kotak masuk Anda

Bagikan Dengan Temanmu: