Så skiljer nervsystemet på olika sorters social beröring

Två typer av nervceller i huden kan vara särskilt viktiga för hur hjärnan tolkar social beröring mellan människor, enligt en ny studie som letts från Linköpings universitet. Kunskap om hur nervsystemet bearbetar informationen i social beröring är viktig för att kunna utveckla sätt att återställa känsel.

– Med rösten kan jag prata med flera personer samtidigt, men när jag rör vid dig är det en tydlig signal om att jag riktar min uppmärksamhet mot just dig. Beröring är en slags genväg till närhet och intimitet, säger Sarah McIntyre, biträdande universitetslektor vid Centrum för social och affektiv neurovetenskap, CSAN, vid Linköpings universitet, LiU.

Hennes forskning handlar om hur nervsystemet processar informationen som vi får genom känseln i huden. Hon vill förstå den kod som nervsystemet använder för att bearbeta de sociala signalerna i beröring.

LiU-forskarna har tidigare definierat sex olika beröringsmönster som människor ofta använder för att uttrycka glädje, kärlek, tacksamhet och sorg samt för att lugna någon respektive söka personens uppmärksamhet. Exempelvis uttrycktes lugnande beröring, i forskarnas standardiserade version, genom att långsamt stryka handen längs den andre personens arm fyra gånger, medan beröring för att söka uppmärksamhet bestod i att knacka med pekfingret 4–5 gånger. Forskarna undrade om vissa typer av nervceller i huden är särskilt viktiga för att bearbeta informationen i social beröring.

I den aktuella studien utförde en försöksledare de sex standardiserade beröringsmönstren på studiedeltagarnas underarmar. Under tiden undersökte forskarna aktiviteten hos olika typer av nervceller genom att ”lyssna” på nervsignaleringen med en metod som kallas mikroneurografi. Mikroneurografi har utvecklats i Sverige och gör det möjligt för forskarna att mäta signaleringen i en enskild nervcell i taget. Det ger en precision som annars bara kan fås i studier på djur, men en stor fördel med mikroneurografi är att den kan användas på människor. Forskarna ”lyssnade” på 39 nervceller av sex olika typer.

Sedan tränade forskare vid University of Virginia, under ledning av Greg Gerling, en maskininlärningsmodell i att försöka skilja på de sex beröringsmönstren genom att endast utgå från hur den enskilda nervcellen kodade informationen, det vill säga hur nervsignaleringen såg ut.

Det visade sig att det spelade stor roll vilken typ av nervcell det rörde sig om. Alla nervceller reagerade på beröring. Men det var inte alla celltyper som skickade signaler till hjärnan på ett sätt som innehöll all den information som behövdes för att maskininlärningsmodellen skulle kunna urskilja vilken sorts beröring nervcellen svarade på.

– Vi såg att två nervcellstyper var väldigt bra på att skilja på de sex olika beröringsmönstren. Det tyder på att dessa två nervcellstyper har en särskild funktion som hjälper oss att förstå skillnaden mellan olika sorters social beröring, säger Sarah McIntyre.

Nervceller som reagerar på intryck från omvärlden skiljer sig åt på många olika sätt. Till exempel ”tröttnar” en del nervceller snabbt på en konstant stimulering och slutar skicka signaler till hjärnan. Det kan vi märka när luktsinnet snabbt anpassar sig till en doft och vi slutar förnimma den. Den ena känselnervcellen, som verkar viktig för att skilja olika sorters social beröring åt, anpassar sig snabbt på detta sätt. Cellen är kopplad till hårsäckarna i huden och kallas hårfollikelreceptor. Den reagerar framför allt på förändringar, som när hårstrået böjs.

Den andra nervcellstypen är däremot mer tröganpassad. Den fortsätter därför att signalera till hjärnan även om beröringen är statisk, exempelvis av en hand som hålls stilla mot huden, och kallas långsamt adapterande receptor typ 2.

– Vår forskning handlar om att förstå grunderna i hur vårt nervsystem fungerar. Om vi förstår hur hjärnan tolkar signaler från olika typer av beröring så kan den kunskapen på sikt vara till hjälp för att försöka återställa känseln om den försämras av ålder eller sjukdom. Kunskapen kan också komma till användning vid utveckling av proteser som interagerar med nervsystemet som kan användas av personer som förlorat en kroppsdel, säger Sarah McIntyre.

Än så länge vet inte forskarna hur maskininlärningsmodellen kunde skilja olika sorters beröring åt baserat på nervsignaleringen. Forskargrupperna fortsätter därför med en ny studie för att försöka ta reda på vilka mekaniska egenskaper i social beröring som olika nervcellstyper reagerar på.

Studien har publicerats i tidskriften IEEE Transactions on Affective Computing och har finansierats med stöd av the National Science Foundation, National Institutes of health och Vetenskapsrådet.

Artikeln: Mechanoreceptive Aß primary afferents discriminate naturalistic social touch inputs at a functionally relevant time scale, Shan Xu, Steven C. Hauser, Saad S. Nagi, James A. Jablonski, Merat Rezaei, Ewa Jarocka, Andrew G. Marshall, Håkan Olausson, Sarah McIntyre och Gregory J. Gerling, (2024), IEEE Transactions on Affective Computing, publicerad online den 30 juli 2024, DOI 10.1109/TAFFC.2024.3435060

För mer information, kontakta gärna:

Sarah McIntyre, biträdande universitetslektor, sarah.mcintyre@liu.se, 013-28 66 23 eller 070-0895170 (svenska eller engelska)

Högupplösta pressbilder på forskningen och forskaren kan laddas ner från LiU:s mediabank.