برخی از قسمت‌های بدن به عنوان مثال دست‌ها و لب‌ها حساس‌تر از سایر قسمت‌ها هستند و آن‌ها را در ابزار ما در تشخیص پیچیده‌ترین جزئیات جهان پیرامون خود ابزار اساسی می‌کند.

این توانایی برای بقای ما مهم است و ما را قادر می‌سازد تا با خیال راحت به محیط اطراف خود بپردازیم و به سرعت موقعیت‌های جدید را درک کرده و به آن‌ها پاسخ دهیم. شاید تعجب آور نباشد که مغز فضای قابل توجهی را به این سطوح حساس پوست اختصاص می‌دهد که برای لمس دقیق و متمایز تخصص دارند و به طور مداوم از طریق نورون‌های حسی که آن‌ها را عصبی می‌کند، اطلاعات دقیق جمع آوری می‌کنند.

اما چگونه ارتباط بین نورون‌های حسی و مغز منجر به چنین پوست حساسی می‌شود؟

یک مطالعه جدید به سرپرستی محققان دانشکده پزشکی هاروارد از مکانیزمی رونمایی کرده است که ممکن است زمینه ساز حساسیت بیشتر مناطق خاصی از پوست باشد.

این تحقیق که روی موش‌ها انجام شد و ۱۱ اکتبر در Cell منتشر شد، نشان می‌دهد که نمایش بیش از حد سطوح حساس پوست در مغز در اوایل نوجوانی ایجاد می‌شود و می‌توان آن را به ساقه مغز مربوط دانست. علاوه بر این، نورون‌های حسی که قسمت‌های حساس‌تر پوست را در برمی‌گیرند و اطلاعات را به ساقه مغز منتقل می‌کنند، ارتباطات قوی‌تری نسبت به نورون‌ها در قسمت‌های کمتر حساس بدن ایجاد می‌کنند.

دیوید گینتی، نویسنده ارشد و پروفسور عصب شناسی در دانشکده پزشکی هاروارد، می‌گویند: این مطالعه درک مکانیکی از علت اختصاص بیشتر املاک مغزی به سطوح پوست با دقت لمس بالا را ارائه می‌دهد. اساسا این مکانیزمی است که به توضیح این امر کمک می‌کند که چرا شخص در قسمت‌هایی از بدن که به آن نیاز دارند، دارای حس بیشتری است.

در حالی که این مطالعه روی موش‌ها انجام شد، نمایان شدن بیش از حد مناطق حساس پوست در مغز در بین پستانداران مشاهده می‌شود، این نشان می‌دهد که این مکانیسم ممکن است برای گونه‌های دیگر قابل تعمیم باشد. از دیدگاه تکاملی، پستانداران دارای شکل‌های بدن بسیار متفاوتی هستند که به حساسیت در سطوح مختلف پوست تبدیل می‌شود. به عنوان مثال، انسان‌ها دارای دست و لب‌های بسیار حساسی هستند، در حالی که خوک‌ها با استفاده از پوزه‌های بسیار حساس جهان را کاوش می‌کنند؛ بنابراین، گینتی معتقد است این مکانیسم می‌تواند انعطاف پذیری رشد گونه‌های مختلف را برای ایجاد حساسیت در مناطق مختلف فراهم کند.

علاوه بر این یافته‌ها، اگرچه اساسی هستند، اما روزی می‌توانند به روشن شدن ناهنجاری‌های لمسی که در برخی از اختلالات تکاملی عصبی در انسان مشاهده می‌شود، کمک کنند.

دانشمندان از دیرباز می‌دانسته‌اند که برخی از قسمت‌های بدن در مغز بیش از حد نمایان شده‌اند، همانطور که در نقشه حسی مغز، به نام somatosensory homunculus، به صورت شماتیک از قسمت‌های بدن انسان و مناطق مربوطه در مغز که در آن سیگنال‌های این قسمت‌های بدن پردازش می‌شوند، نشان داده شده است. تصویر چشمگیر شامل دست‌ها و لب‌های کارتونی بزرگ است. پیش از این تصور می‌شد که نمایان شدن بیش از حد مناطق حساس پوست در مغز می‌تواند به تراکم بالای نورون‌هایی که آن نواحی پوست را عصبی می‌کنند، نسبت داده شود. با این حال، کار‌های قبلی آزمایشگاه گینتی نشان داد که در حالی که پوست حساس حاوی نورون‌های بیشتری است، این نورون‌های اضافی برای در نظر گرفتن فضای اضافی مغز کافی نیستند.

برندان لنهرت، یکی از محققان neurobiology و سرپرست این مطالعه با Celine Santiago، می‌گوید: ما متوجه شدیم که تعداد بسیار کمی از سلول‌های عصبی که پوست حساس را عصبی می‌کنند در مقایسه با آنچه انتظار می‌رود وجود دارد.

برای بررسی این تناقض، محققان مجموعه‌ای از آزمایش‌ها را روی موش‌ها انجام دادند که شامل تصویربرداری از مغز و نورون‌ها به عنوان نورون‌های تحریک شده به روش‌های مختلف بود. ابتدا، آن‌ها بررسی کردند که چگونه مناطق مختلف پوست در طول رشد نشان داده شده است. در اوایل توسعه، پوست حساس و بدون مو روی پنجه موش متناسب با تراکم نورون‌های حسی نشان داده شد. با این حال بین نوجوانی و بزرگسالی، این پوست حساس به طور فزاینده‌ای در مغز ظاهر می‌شود، حتی اگر تراکم نورون‌ها ثابت بماند، تغییری در پوست پنجه‌های کم مو و حساس مشاهده نشد.

گینتی گفت: این بلافاصله به ما گفت که چیزی بیشتر از تراکم عصب زدایی سلول‌های عصبی در پوست در حال انجام است تا علت این بیش از حد در مغز باشد.

لنهرت افزود: دیدن تغییرات در این بازه‌های زمانی رشد بعد از زایمان واقعاً غیرمنتظره بود. این ممکن است تنها یکی از تغییرات متعدد در توسعه پس از زایمان باشد که برای نشان دادن جهان لمسی اطرافمان مهم است و به ما کمک می‌کند تا از طریق حلقه حسی حرکتی در دستکاری اشیاء در جهان را به دست آوریم که لمس بخش خاصی از آن است.

در مرحله بعد، تیم تشخیص داد که ساقه مغز ناحیه‌ای در مغز که اطلاعات را از نورون‌های حسی به مناطق پیچیده‌تر و مرتبه بالاتر مغز منتقل می‌کند، محلی است که در آن نمای بزرگتر از سطوح حساس پوست رخ می‌دهد. این یافته محققان را به این نتیجه رساند: نمایش بیش از حد پوست حساس باید از ارتباط بین نورون‌های حسی و نورون‌های ساقه مغز نشئت گیرد.

برای بررسی بیشتر، دانشمندان ارتباط بین نورون‌های حسی و نورون‌های ساقه مغز را برای انواع مختلف پوست پنجه مقایسه کردند. آن‌ها دریافتند که این ارتباطات بین نورون‌ها برای پوست‌های حساس و بدون مو قوی‌تر و بیشتر از پوست‌های کم حساس و پر موست؛ بنابراین، تیم به این نتیجه رسیدند که قدرت و تعداد ارتباطات بین نورون‌ها نقش کلیدی در ایجاد نمایندگی بیش از حد پوست حساس در مغز ایفا می‌کند. سرانجام، حتی زمانی که نورون‌های حسی در پوست‌های حساس تحریک نمی‌شوند، موش‌ها باز هم نمایان شدن گسترده‌تری در مغز ایجاد می‌کنند، این نشان می‌دهد که نوع پوست، به جای تحریک با لمس در طول زمان، باعث این تغییرات مغزی می‌شود.

گینتی گفت: ما فکر می‌کنیم که ما بخشی از این بزرگنمایی را کشف کرده‌ایم که نمایانگر نامتناسب مرکزی حسی است . این یک شیوه جدید تفکر در مورد چگونگی این بزرگنمایی است.

در مرحله بعد، محققان می‌خواهند بررسی کنند که چگونه مناطق مختلف پوست به نورون‌هایی که آن‌ها را عصبی می‌کند می‌گویند که خواص متفاوتی از خود نشان دهند، مانند ایجاد ارتباطات بیشتر و قوی‌تر در هنگام عصب کشی پوست حساس.

لنهرت تاکید کرد که یک کلاس شایع از اختلالات تکاملی عصبی در انسان وجود دارد به نام اختلالات هماهنگی رشدی که بر ارتباط بین گیرنده‌های لمسی و مغز تاثیر می‌گذارد و بنابراین ممکن است از روشن شدن بیشتر تعامل بین آن‌ها سود ببرد.

لهنرت می‌گوید: این یکی از مواردی است که امیدوارم مطالعات زیادی در زمینه تغییرات مکانیکی در نحوه نمایش بدن در طول توسعه انجام دهد. من و سلین هر دو فکر می‌کنیم این ممکن است در آینده، به درک بهتر برخی از اختلالات عصبی تکاملی منجر شود.