Miks me tunneme külm
Kuum pliidiraud ja jääkuubik ei tundu just eriti sarnased välja. Aga mõlemad need objektid saavad tekitada valu. Suur kuumus ja äärmuslik külm on mõlemad võimelised tekitama nahale vastikuid põletushaavu ja selgub, et meie aju monitoorib neid soojuslikke äärmusi sarnasel viisil.
Tavaliselt me peame nahka – ja selles asuvaid närve – vastutavaks puudutuste tundmisel, aga see, millele bioloogid viitavad kui "somatosensation" katab tegelikult laia tajuspektrit.
Loomulikult on olemas puudutus ise, kui nahk tunneb mehaanilist stiimulit, aga lisaks sellele on olemas propriotseptsioon e süvatundlikkus, ehk võime tunnetada keha jäsemete asendit, ja notsitseptsioon e valutundlikkus - võime tunnetada valu, olgu selleks ekstreemsed temperatuurid, keemiline ärritus või kellegi näpistus (mehaaniline ärritus). Valu tunnetamine on keha vastus notsitseptsioonile.
Esmalt tundub see definitsioon ilmselt kummastav, kuna koolides õpetatakse, et meil on vaid viis klassikalist meelt (kuulmine, maitsmine, jne,). Siiski on neid meeli rohkem ja üks neist on süvatundlikkus, mis kasutab lihastes olevaid Golgi kõõlusorganeid ja lihaskääve, et aru saada, kui palju on lihased välja venitatud ja selle põhjal saab meie aju aru, millises asendis meie lihased on.
Sõltumata sellest, kas valu tekitav stiimul on mehaaniline, keemiline või soojuslik, sunnib valutundlikkus meid selle eest põgenema. Pistke oma käsi tulle ja tekkiv põletuse tunne paneb teie keha kätt tulest välja tõmbama nii kiiresti kui võimalik. Ehkki see võib tunduda ebameeldiv, on valu tõestus sellele, et teie keha näeb kõvasti vaeva enda ohutuna hoitmisega. Oleksime suures hädas, kui kaotaksime oma võime valu tunda.
Valutundlikkuse eest vastutavad sensoorsed närviretseptorid (mis paiknevad närvirakkude ehk neuronite küljes), mis tunnevad ära mingi järsu füsioloogilise muutuse - nt järsk temperatuuri muutus (kuum pliidiraud, külm jää), mehhaanilise muutuse (näiteks sisselõikamine noaga või käe ukse vahele jäämine) või keemilise muutuse (mingi intensiivne keemiline signaal, näiteks tšillipipras olev kapsaitsiin stimuleerib samu reptseptoreid, mis vasutavad põletusaistingu eest - mistõttu on tšillipipart süües tunne, nagu suus põleks, kuigi tegelikult mingit temperatuuri muutust ei ole).
Nagu füsioloogias ikka, saab kõik taandada raku tasandile. Kui näiteks puudutad käega kuuma pliidirauda, annavad rakud märku, et temperatuur on liiga kõrge → neuronid (jäsemes, nahas) saadavad ajule signaali → aju analüüsib signaali → aju annab vastava käsu, mida antud olukorras teha (tõmba käsi eemale) → signaal jõuab läbi seljaaju jäsemes olevatesse lihastesse ning tekib instinktiivne käe eemale tõmbamise relfeks. Näiteks kui järsku avaldub jäsemele suur mehhaaniline surve (käsi jääb kuhugi kinni vms), on see potentsiaalselt ohtlik. Nende ohtlike stiimulite äratundmisele (mille eest vastutavad sensoorsed närvirakud) vastab keha valuga, kuna see on ''hea motivaator'' (valu ei ole just eriti meeldiv), miks kutsuda esile vastav käitumismuster (nt käe eemale tõmbamine) - seda vähem aega on valus.
Sensoorsed neuronid (neuron on närvirakk) on siis sellist tüüpi närvirakud, millel on omadus reageerida (ära tunda) mingile muutujale (temperatuur, mehhaaniline pinge). Seevastu näiteks motoorsed neuronid üldiselt sellistele muutujatele ei reageeri - nemad vastutavad nt jäsemete liigutamise eest (kui täpsem olla siis: üks motoorne neuron vastutab mingite konkreetsete lihaskiudude liigutamise eest. Lihaskiud moodustavad lihaskimbud ning need omakorda lihased. Lihased on siis juba võimelised jäsemeid liigutama. Selleks, et tervet jäset liigutada, on vaja kaugelt rohkem, kui ühte (motoorset) neuronit - lihases on palju lihaskimpe ning veel rohkem lihaskiude, milledele vastavad omakorda motoorsed neuronid).
Käsuahelavõrgustiku esimeseks lüliks on valk sensoorse neuroni retseptoris. Valkudel on teatavasti nii ''täidesaatev'' roll meie kehas (viivad läbi igasuguseid biokeemilis reaktsioone) kui ka signaliseeriv roll. Antud juhul eeldan, et see valk, mis reageerib temperatuurile, kõrge temperatuuri juures muudab oma konformatsiooni (eelmises küsimuses käsitletud struktuuri), mis omakorda vallandab signaaliraja stiilis ''valk on oma konformatsiooni muutnud'' (mis tegelikult tähendab, et järelikult on temperatuur külm/kuum - ühel juhul siis ilmselt rohkem kokku tõmbunud struktuur (nagu külmas ikka), teisel juhul ehk selline rohkem laiali valgunud ja oma ruumilist pinda võimalikult suureks ajav struktuur). Valkudel ja teistel molekulidel mõistust ei ole, seega ei saa kohe selle valgu ruumilise struktuuri muutust ära tundev molekul ''järeldada'', et tegu on temperatuuri muutusega. Seetõttu saadab see valk signaali kellelegi targemale (ajule): temperatuuri muutust ära tundev valk (ilmselt siis sensoorse neuroni retseptoris) → signaal läbi kesknärvisüsteemi ajule → aju registreerib informatsiooni → aju reageerib (sarnaselt eelnevale näitele) → aju saadab vastava signaali, kuidas olukorras käituda. Signaalid neuronites liiguvad siis kas elektrilisel ja/või keemilisel kujul. Elektriliseks signaaliks on tavaliselt ioonide (Na, K, Cl, Ca) liikumisest põhjustatud elektrokeemiline impulss, keemilise signaali puhul mingi signaalmolekul.