Je hebt een filmavondje met wat vrienden of vriendinnen. Tijdens de tweede film krijg je een beetje honger, maar gelukkig weet je dat je een zak magnetronpopcorn in de kast hebt liggen. In een minuutje warm je de zak op. Je probeert de zak te pakken, maar trekt al gauw je hand terug omdat de zak nog veel te warm is.
Zelfs zonder na te denken laat je de zak alweer los, het is een gedwongen reflex. Maar hoe weet je lichaam nou dat de zak überhaupt warm is? Of nog breder eigenlijk, hoe werkt ons zintuig van voelen? Dit is precies de vraag waar David Julius, een hoogleraar aan de Universiteit van Californië, en Ardem Patapoutian, een onderzoeker aan de Howard Hughes Medical Institute in Amerika, een antwoord op vonden.
Sterker nog, in 2021 hebben Julius en Patapoutian de Nobelprijs voor de Geneeskunde ontvangen voor hun onderzoek. Patapoutian heeft zich voornamelijk gefocust op hoe wij aanrakingen kunnen waarnemen. Julius heeft zich juist gestort op het voelen van temperatuur.
Warmte en kou waarnemen
Ons lichaam splitst het voelen van temperatuur op in twee categorieën, warm en koud. Deze kunnen we op een vergelijkbare manier waarnemen. Julius heeft aangetoond hoe we deze temperatuurverschillen kunnen voelen door twee stoffen te onderzoeken, menthol en capsaïcine.
Menthol komt voor in onder andere pepermunt en zorgt voor dat frisse gevoel wat je krijgt als je kauwgom eet. Capsaïcine daarentegen zit in pepers en zorgt juist voor de pittige smaak en het zweten wat erbij komt. Beide stoffen worden herkend door receptoren.
Receptoren zijn de voelsprieten van onze cellen. Maar ze zijn heel kieskeurig, elke receptor kan slechts een paar stoffen herkennen. De receptor geeft dan een signaal door aan je hersenen, die het weer kunnen koppelen aan een bepaalde geur of smaak. Bijvoorbeeld de muntgeur die door menthol wordt veroorzaakt of de pittige smaak van pepers waar capsaïcine de boosdoener van is.
Hete pepers en munt zorgen dus voor dat pittige of frisse gevoel dat je krijgt als je het eet. Voor Julius was dit een perfecte start om te ontdekken of we warmte en kou met dezelfde receptoren voelen als capsaïcine en menthol. Julius’ fascinatie voor de werking van deze natuurlijke stoffen zorgde voor zijn grote ontdekking. Zo kwam hij erachter dat bij hoge temperaturen de receptor van capsaïcine wordt geactiveerd. Bij lage temperaturen is dat juist de menthol receptor. Warm en koud kunnen we dus waarnemen doordat receptoren reageren op de temperatuur en dan een signaal geven aan je brein.
Druk ervaren
Het laatste stukje van hoe wij alles om ons heen kunnen voelen is druk. Hoe we druk kunnen voelen, zit net iets anders in elkaar dan het voelen van temperatuur. Patapoutian ontdekte dat je cel gebruik maakt van een klein gebied in de cel om druk waar te nemen.
De cel kan je voor je zien als een soort zak gevuld met water. Op het moment dat je op deze zak drukt, gaat het plastic van de zak strakker staan. Ditzelfde gebeurt in de cel. Alleen zit er op de buitenkant van de cel een deeltje dat de spanning van het oppervlak kan voelen. Op het moment dat de spanning groot genoeg is, reageert dit deeltje hierop en zal het een signaal naar je brein sturen. Hierdoor kan je bijvoorbeeld voelen hoe zwaar iets is of hoeveel kracht je daarop zet.
Pijn bestrijden
Julius en Patapoutian hebben beide ontdekt dat pijn via exact dezelfde mechanismen gaat. Als je een te heet object pakt, dan geeft de capsaïcine receptor een pijnsignaal aan je hersenen, waarop je dan reageert. Dit gebeurt ook bij extreme kou of druk, bijvoorbeeld als je een blok ijs voor lange tijd vasthoudt of als je op een legoblokje gaat staan.
Maar wat maakt het uitzoeken van deze zintuigen speciaal genoeg voor een Nobelprijs? Nu we weten hoe deze signalen werken, kunnen we gerichter medicijnen maken voor aandoeningen die hiermee te maken hebben, zoals chronische pijnklachten. Het zijn deze mogelijke toepassingen van de ontdekking waardoor de nobelprijs naar Julius en Patapoutian is gegaan.
Dus de volgende keer dat je je kleine teen stoot aan de tafelpoot, de ijzige kou van een bak ijs in je handen voelt of toch te gretig bent om die zak hete popcorn te openen, sta dan heel even stil bij hoe dit allemaal werkt. Misschien doe jij net als Julius en Patapoutian wel een ontdekking die de levens van talloze mensen voorgoed veranderen.
