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Medizin

Kälterezeptoren für Wärmeempfinden entscheidend

Mittwoch, 15. April 2020

Infrarot Wärme-Bild: Warmes Futter für Mäuse. /Lewin Lab, MDC

Berlin – Kälterezeptoren in der Haut spielen beim Wärmeempfinden eine entscheidende Rolle. Das berichten Neurowissenschaftler am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) nach einer Studie an Mäusen. Laut den Forschern liefern ihre Ergebnisse auch Hinweise darauf, wie das Wärmeempfinden beim Menschen funktioniert. Die Arbeit ist in der Fachzeitschrift Neuron erschienen (DOI 10.1016/j.neuron.2020.02.035).

Seit dem ausgehenden 18. Jahrhundert ging die Neurowissenschaft laut den Forschern davon aus, dass spezielle Signalwege oder „Labeled Lines“ nur Wärme- oder nur Kälte­reize von der Haut zum Gehirn weiterleiten.

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„Das Temperaturempfinden gibt uns immer noch Rätsel auf“, sagte James Poulet, Leiter der Forschungsgruppe Neuronale Schaltkreise und Verhalten am MDC. „Insbesondere im Gegensatz zum Seh-, Tast- und Hörsinn ist diese Wahrnehmung noch sehr unerforscht“, so der Wissenschaftler.

Durch eine Reihe von Verhaltensstudien entdeckten die Forscher zunächst, dass die Fähigkeit, Temperaturveränderungen wahrzunehmen, bei Mäusen genauso gut entwickelt ist wie beim Menschen. So begannen die Mäuse, bei einer Erwärmung um ein Grad Celsius und bei einer Abkühlung um 0,5 Grad Celsius an einem Wasserspender zu lecken. „Die Schwellenwerte sind mit denen des Menschen identisch“, berichtete Gary Lewin, Leiter der Forschungsgruppe Molekulare Physiologie der somatosensorischen Wahrnehmung am MDC.

Als die Forscher neuronale Signalwege blockierten, bei denen man davon ausging, dass sie mit dem Wärmeempfinden in Verbindung stehen, begannen die Mäuse bei einer Temperaturerhöhung um zwei Grad am Wasserspender zu lecken. Die Wahrnehmung war also reduziert, aber nicht völlig ausgeschaltet. Daraus lässt sich laut den Forschern schließen, dass diese Signalwege für das Wärmeempfinden zwar hilfreich, aber nicht zwingend erforderlich sind. Als die mit Abkühlung assoziierten Signalwege durch Ausschalten des Gens trmp8 blockiert wurden, konnten die Mäuse hingegen überhaupt keine Wärme wahrnehmen.

Das Team geht daher davon aus, dass die Maus Wärme erkennen kann, weil eine Gruppe von Nervenzellen ihre Aktivität erhöht, während die Nervenzellen für Kälte ihre Aktivität verringern. Zwei Signale in entgegengesetzter Richtung erzeugen ein Muster, das dem Gehirn „Wärme“ vermittelt. Anders ist es bei einer Abkühlung: Hier ist die Aktivität bei allen Nervenzellen erhöht, sodass ein gleich gerichtetes Muster entsteht. „Durch den Einsatz zweier Gruppen von Nervenzellen kann die Maus viel leichter eindeutig feststellen, ob die Temperatur steigt oder sinkt“, so Lewin.

„Wenn wir eine Tasse Kaffee mit den Händen greifen und augenblicklich deren Wärme spüren, geschieht dies nicht nur unter Beteiligung von Nervenzellen, die durch Wärme aktiviert werden, sondern auch durch solche, die durch Wärme deaktiviert werden“, erläutert Ricardo Paricio-Montesinos, Co-Erstautor und Neurowissenschaftler am MDC, die Ergebnisse.

„Ohne diesen 2. Nervenzellentyp würden wir entweder viel länger brauchen, bis wir die Wärme spüren, oder wir würden die Wärme überhaupt nicht wahrnehmen. Das haben unsere Daten aus Versuchen mit Mäusen ergeben“, so die Interpretation der Forscher. © hil/aerzteblatt.de

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