Болевой сигнал передается быстрее, чем мы думали

Скорость передачи сигнала по нервному волокну зависит от толщины волокна и его изолированности: чем больше волокно покрыто миелином, тем быстрее оно проводит возбуждение. Сигналы от механорецепторов — рецепторов прикосновения — передаются по ультрабыстрым волокнам, покрытым толстым слоем миелина. Считалось, что скорость передачи сигналов болевой чувствительности у людей гораздо меньше, так как в ней задействованы только тонкие миелинизированные волокна и волокна, вообще не покрытые миелином.

Но есть факты, которые заставляют сомневаться в этом утверждении. У других видов животных, в том числе у приматов, система передачи болевой чувствительности работает так же быстро, как и система механорецепции, и распространяется по волокнам того же типа. Кроме того, ранее было показано, что при высокочастотной стимуляции ультрабыстрых механочувствительных волокон у людей возникает ощущение боли, а не легкого прикосновения.

Чтобы прояснить механизмы наблюдаемых эффектов, авторы нового исследования искали ультрабыстрые волокна, сочетающие в себе функции механочувствительности и болевой чувствительности. Для этого они использовали технику, позволяющую регистрировать сигналы в нервных волокнах от единственного нейрона.

В исследовании участвовали 100 здоровых добровольцев. Выяснилось, что стимуляция 12% ультрабыстрых миелинизированных волокон вызывает у испытуемых острую боль, причем скорость распространения болевого сигнала была такой же высокой, как и в механочувствительных волокнах. Исследователи пришли к выводу, что эти волокна посылают афференты к болевым центрам мозга. Они идентифицировали механорецепторы, нечувствительные к легкому прикосновению, но чувствительные к сильному и потенциально опасному нажатию на кожу, которые демонстрировали высокие скорости проводимости.

Исследования также проводились на пациентах с различными неврологическими заболеваниями. У первой группы наблюдались прогрессирующие с возрастом нарушения функционирования ультрабыстрых волокон, но структура медленных волокон была сохранена; они не ощущали легкие прикосновения. Оказалось, что у этих пациентов также была нарушена способность воспринимать боль от механического воздействия, хотя у них и сохранилась чувствительность к другим типам боли. У второй группы пациентов, наоборот, была нарушена структура медленных волокон при сохранении функционирования ультрабыстрых, и их восприятие механической боли было таким же, как у здоровых испытуемых.

Также в исследовании участвовали люди с мутацией PIEZO2^LOF, затрагивающей ионные каналы в ультрабыстрых волокнах. Вопреки предположению авторов, их восприятие механической боли было полностью сохранено. По-видимому, это значит, что ионные каналы PIEZO2 не участвуют в проведении боли, и молекулярный механизм этого эффекта остается неизвестным.

«Наши результаты ставят под сомнение известное из учебников описание быстрой системы передачи сигнала о прикосновении и более медленной системы восприятия боли. Мы предполагаем, что боль может передаваться так же быстро, как и сигнал о прикосновении», — говорит первый автор исследования Саад Наги. Эти результаты важны не только для фундаментальных исследований боли, но и для ухода за пациентами с хронической болью, и для дифференциальной диагностики неврологических нарушений.