De grondeekhoorn en de Syrische hamster, twee knaagdieren die in de winter overwinteren, voel je niet koud op dezelfde manier als niet-winterslapers, zoals ratten of muizen. Onderzoekers van Yale hebben ontdekt dat knaagdieren in winterslaap koudegevoelige neuronen ontwikkelden met een verminderd vermogen om temperaturen onder de 20 graden Celsius te detecteren. Door deze aanpassing kan hun lichaamstemperatuur mogelijk gedurende lange tijd dalen zonder dat ze zich gestrest voelen door deze omstandigheden, waardoor hun seizoensgebonden sluimer wordt geactiveerd. Het werk verschijnt 19 december in het journaal Mobiele rapporten .

"Als deze dieren het koud zouden krijgen, ze zouden niet in staat zijn om te overwinteren omdat hun sensorische systeem de rest van het lichaam zou vertellen dat ze eerst moeten opwarmen, " zegt senior auteur Elena Gracheva, een fysioloog en neurowetenschapper aan de Yale University. "Ze zouden als soort niet kunnen overleven."

Het Gracheva-lab, in samenwerking met de groep van Sviatoslav Bagriantsev, die samen de sensorische fysiologielabs van Yale vormen, ontdekte dat grondeekhoorns en Syrische hamsters onafhankelijk van elkaar soortgelijke koude-onderdrukkende aanpassingen ontwikkelden. Terwijl alle knaagdieren receptoren op hun somatosensorische neuronen hebben die koude voelen, de receptoren in deze twee overwinterende dieren hebben veel meer nodig om geactiveerd te worden in vergelijking met die bij dieren die niet in winterslaap zijn.

Om de biologie te vergelijken van dieren die overwinteren en dieren die dat niet doen, de onderzoekers deden proeven op grondeekhoorns, hamsters, en muizen. Ze legden de knaagdieren op twee temperatuurgestuurde platen:een warme plaat (30 graden Celsius) en een andere koelere plaat die van temperatuur veranderde (van 20 naar 0 graden Celsius). De knaagdieren konden tussen de twee platen bewegen. De onderzoekers constateerden dat muizen altijd de voorkeur gaven aan de warme plaat. Grondeekhoorns en hamsters, anderzijds, toonde geen significante voorkeur voor de warme plaat, tenzij de koude plaat de 5 graden Celsius naderde.

Gracheva en Bagriantsev koppelden dit gedrag aan een ionkanaal in neuronen van deze knaagdieren, genaamd TRPM8. De activering van TRPM8 leidt tot een koud gevoel. Bij grondeekhoorns en hamsters, TRPM8 is bij muizen minder gevoelig voor kou dan TRPM8. In muizen, er was een toename van de activiteit wanneer de temperatuur daalde van 30 naar 10 graden Celsius, maar in de grond eekhoorns en hamsters, er was geen verandering, zelfs niet bij temperaturen onder de 20 graden Celsius. De onderzoekers analyseerden de verschillen in de aminozuurvolgorde van de TRPM8-moleculen en reverse-engineered eekhoorn TRPM8 zodat deze weer gevoelig werd voor kou.

Deze weerstand tegen kou treedt niet alleen op als grondeekhoorns en hamsters in winterslaap zijn, maar ook als ze actief zijn. Bijvoorbeeld, 13-gevoerde grondeekhoorns (zogenaamd voor hun 13 bruine en witte strepen) kunnen blootstelling aan temperaturen van 2 graden Celsius tot 6-9 maanden overleven. De grondeekhoorns, die gerelateerd zijn aan eekhoorns, zijn inheems in Wisconsin.

andere soorten, zoals vogels, kunnen migreren om hun omgeving te veranderen als het weer te koud wordt. kleinere zoogdieren, anderzijds, kan geen lange afstanden afleggen. In plaats van hun omgeving te veranderen, ze moeten hun lichaam aanpassen en veranderen. "Deze aanpassing is het perfecte voorbeeld van hoe de omgeving eigenschappen van het sensorische systeem kan vormen, ' zegt Gracheva.

Vooruit gaan, het Gracheva-lab en collega's bestuderen hoe deze dieren zich gedragen bij nog lagere temperaturen. De volgende stap voor haar team is het bestuderen van knaagdieren bij temperaturen onder de 10 graden Celsius. Ze willen ook hun onderzoek naar de moleculaire basis voor koudegevoeligheid uitbreiden. "Dit proces is zeer complex, en TRPM8 is slechts een deel van het mechanisme, ' zegt Gracheva.