Neuron o szerokim zakresie dynamicznym
Neuron o szerokim zakresie dynamiki ( WDR ) został po raz pierwszy odkryty przez Mendella w 1966 roku. Wczesne badania tego neuronu ustanowiły tak zwaną teorię bólu kontrolującą bramkę . Podstawową koncepcją jest to, że bodźce niebolesne blokują ścieżki dla bodźców bolesnych, hamując możliwe bolesne reakcje. Teoria ta została poparta faktem, że neurony WDR są odpowiedzialne za reakcje zarówno na bolesne, jak i niebolesne bodźce, oraz pomysł, że te neurony nie mogą wytworzyć więcej niż jednej z tych odpowiedzi jednocześnie. Neurony WDR reagują na wszystkie rodzaje somatosensoryczne , stanowią większość neuronów znajdujących się w tylnej szarej kolumnie i mają zdolność generowania odpowiedzi dalekiego zasięgu, w tym odpowiedzi odpowiedzialnych za ból i swędzenie.
Anatomia i fizjologia
Neurony WDR znajdują się w tylnej szarej kolumnie rdzenia kręgowego . W tym obszarze rdzenia kręgowego znajdują się dwa różne typy neuronów zaangażowanych w proces bólu: neurony WDR i nocyceptywne (NS). Jak sama nazwa wskazuje, neurony NS dają określone odpowiedzi krótkiego zasięgu. Neurony WDR są w stanie dawać odpowiedzi dalekiego zasięgu na wiele różnych bodźców, co daje im możliwość pomocy w identyfikacji lokalizacji i intensywności bolesnej stymulacji (dyskryminacja sensoryczna).
Neurony WDR różnią się od większości innych neuronów tym, że teoretycznie doświadczają tak zwanego „nakręcania”. Pozwala to na zwiększenie intensywności ich reakcji wraz ze wzrostem częstotliwości bodźca. Większość innych neuronów wyzwala powtarzające się potencjały czynnościowe o tej samej wielkości, co reakcja na wzrost intensywności bodźca. Intensywność bodźca zwiększy tylko częstotliwość potencjałów czynnościowych, a nie ich wielkość. Jednak neurony WDR wykazują zwiększoną intensywność potencjału czynnościowego przy większej liczbie prezentacji bodźca. Pozwala to na plastyczność synaps i tworzy elastyczność odpowiedzi neuronalnej. Chociaż może to być korzystne dla organizmu, to nadmierne pobudzenie neuronów może skutkować przewlekłym bólem .
Rola w reakcjach na ból
Kiedy pojawia się bodziec bolesny, można wybrać dwie ścieżki. Neurony nocyceptywne w blaszce 1 ulegają uszkodzeniu lub neurony WDR ulegają uszkodzeniu. Neurony WDR mogą reagować na stymulację elektryczną, mechaniczną i termiczną. Rdzeń grzbietowy ma wadliwą plastyczność, co sprzyja rozwojowi bólu neuropatycznego po uszkodzeniu nerwu. Pozwala to na omówione wcześniej nadmierne pobudzenie, skutkujące przewlekłym bólem. Unikalna ścieżka bólu neuronów WDR umożliwia wykorzystanie informacji o bodźcu do mapowania intensywności bólu poprzez dyskryminację sensoryczną.
Istnieją dwa główne rodzaje bólu, którego doświadczamy w naszych ciałach: ból spowodowany uszkodzeniem tkanki ciała i ból spowodowany uszkodzeniem nerwów. Ból nocyceptywny służy jako ostrzeżenie lub sygnał do uszkodzenia tkanki i działa na rzecz zachowania równowagi i funkcjonalności organizmu. Ból ten jest sygnalizowany przez współdziałanie zarówno obwodowego , jak i ośrodkowego układu nerwowego . Inny rodzaj bólu, znany jako ból neuropatyczny, jest spowodowany bezpośrednim problemem lub chorobą, która atakuje nerwy w ośrodkowym układzie nerwowym.
Podzbiór tego bólu neuropatycznego, znany jako przewlekły ból neuropatyczny, charakteryzuje się długotrwałym i dużym natężeniem bólu. Chociaż nadal wiele nie wiadomo na temat bezpośredniej przyczyny tego przewlekłego bólu, powiązano go z neuronami WDR. Te neurony wykazują znaczną aktywację przez stymulację współczulną, podczas gdy neurony, takie jak neurony NS, nie wykazują tego samego poziomu aktywacji. Blokowanie współczulnego ścieżki wydawały się zmniejszać ból, a po odblokowaniu objawy bólu utrzymywały się. Wskazuje to, że jednym z wielu złożonych mechanizmów przyczyniających się do tego przewlekłego bólu neuropatycznego jest nadmierna stymulacja neuronów WDR przez stymulację współczulną.
Innym aspektem, który odgrywa rolę w bólu neuropatycznym, jest przejściowy kanał receptorowy zwany TRPA1 . Wiadomo, że ten kanał wpłynął na przewlekłe urazy bólowe i choroby, takie jak stany zapalne, cukrzyca, fibromialgia , zapalenie oskrzeli i rozedma płuc . Neurony WDR są ogromną częścią układu somatosensorycznego, pomagając wysyłać i odbierać sygnały na podstawie zmian sensorycznych w ciele. Kanał TRPA1 jest ściśle powiązany z odczuwaniem temperatury i bólu w pierwotnych doprowadzających neuronach czuciowych i występuje głównie w nocyceptywnych neuronach czuciowych w zwojach korzeni grzbietowych . Wiadomo, że hamowanie TRPA1 przyczynia się do różnych chorób zapalnych i neuropatycznych poprzez wzmacnianie bólu i nadwrażliwości. Jest to obszar badań, który jest korzystny dla dalszego studiowania i uczenia się, jak celować i kontrolować aspekty przewlekłych chorób zapalnych i neuropatycznych związanych z reakcjami czuciowymi, w których odgrywają rolę neurony WDR.
Rola w reakcjach na swędzenie
Ponadto szlak swędzenia został również powiązany z neuronami WDR, ponieważ szlaki swędzenia i bólu są ze sobą ściśle powiązane. Ponieważ w ścieżce bólu obecne są przejściowe kanały receptorowe, są one również obecne w ścieżce swędzenia. W szlaku swędzenia, gdy przejściowe kanały receptora są aktywowane, można wywołać reakcję swędzenia. Reakcje na swędzenie można również kontrolować za pomocą zmian temperatury (zbyt wysokiej lub zbyt niskiej), podobnie jak ból. Ten mechanizm kontroli występuje, gdy bodziec ma bardzo niską lub bardzo wysoką temperaturę. Wrażliwość organizmu na bodziec wzrasta, co oznacza, że wywołany ból lub swędzenie będzie większy w tych temperaturach niż w temperaturze pokojowej. Chociaż szlaki te wykazują wiele podobieństw, istnieją inne mechanizmy, za pomocą których można kontrolować uczucie swędzenia, takie jak czynnik wzrostu nerwów i substancja P.
Obrazowanie mózgu wskazuje na podobną aktywność w wielu obszarach mózgu, takich jak przedczołowe, dodatkowe obszary motoryczne, kora przedruchowa , przednia kora wyspowa i wiele innych, gdy aktywowane są obszary swędzenia i bólu. Lepsze zrozumienie obu tych ścieżek zapewni lepsze zrozumienie neuronów WDR.