Az Intézet és több egyetem által végzett kutatások feltárták, hogy ezek a rágcsálók hogyan szűrik ki a bajuszuk által generált jeleket, hogy megkülönböztessék a környezetükkel való valódi érintkezéseket. A patkányok bajuszának szőrtüszőinek mélyén egy olyan típusú érzékelő idegsejtet fedeztek fel, amelynek viselkedése eddig teljesen ismeretlen volt. Míg a bajuszok ritmikus mozdulatokkal folyamatosan mozognak a levegőben, ezek az idegsejtek addig inaktívak maradnak, amíg a bajuszok nem érintkeznek egy tárgygal. Ekkor meglepő pontossággal aktiválódnak.
Ez egy alapvető kérdést vetett fel: milyen biológiai mechanizmus teszi lehetővé, hogy az érzékszervi rendszer figyelmen kívül hagyja az állat saját mozgásait, és csak a külső érintésre reagáljon? A Nature Communications folyóiratban megjelent új tanulmány evolúciós megoldást kínál erre a figyelemre méltó mérnöki problémára. A normál szőrszálaktól eltérően az egerek és más rágcsálók, például a hörcsögök bajuszai mélyen gyökereznek speciális szőrtüszőkben, amelyek mechanoreceptorokkal vannak tele: ezek olyan idegsejtcsoportok, amelyek jeleket küldenek az agyba, amikor a bajuszok a környezetet tapintják. Több mint húsz évvel ezelőtt az Integratív Orvostudományi Egyetem egyik professzora és kollégái felfedezték, hogy sokféle mechanoreceptor létezik, amelyek mindegyike a saját rétegében, szövetében és szerkezeti fülkéjében található. Azonban nem volt ismert, hogy ezek az építészeti különbségek hogyan befolyásolják a receptorok működését.
Körülbelül ugyanebben az időben a professzor és az Institute of Science felfedezte, hogy a mechanoreceptorok több funkcionális osztályba sorolhatók. Az egyik csoport, a kontaktusneuronok, csak a kontaktus mozgására reagálnak, függetlenül attól, hogy a bajuszok megérintenek-e valamit. A másik csoport, amelyet a kutatók tapintóneuronoknak neveznek, csak akkor aktiválódik, amikor a bajuszok kissé meghajlanak, amikor külső tárgyakkal érintkeznek; a bajuszok mozgása közben teljesen inaktívak maradnak. Egy új kutatás, amelyet egy mesterképzéses hallgató végzett egy olyan tudós irányításával, aki több mint két évtizede térképezte fel a bajuszszőrtüszőt, modern eszközök segítségével foglalkozott ezzel a kérdéssel. A kutatást az egyetem professzorának és az Intézet Agytudományi Tanszékének csapataival együttműködésben végezték.
A tudósok felfedezték, hogy az egér bajuszának szőrtüszője egy egész sor primitív mechanikus mechanizmust tartalmaz: kollagén rugókat, lemezes rekeszeket, membránrögzítéseket és tehetetlenségi lengéscsillapítókat, amelyek nyilvánvalóan a természetes szelekció eredményeként alakultak ki, hogy elkülönítsék a saját mozgást a külső érintkezéstől. A csapat azonosított egy speciális altípust, körülbelül 50 kalapács alakú mechanoreceptort, amelyek minden szőrtüszőben megtalálhatók, és kifejezetten az aktív érintkezés érzékelésére szolgálnak. A pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálat kimutatta, hogy ezek a receptorok egy kollagénben gazdag szerkezetbe vannak beépítve, amely mechanikusan elszigeteli őket a csapkodás által keltett rezgésektől.
Az egyik legmeglepőbb felfedezés az volt, hogy ez a kollagénszerkezet miniatűr függő súlyként működik a szőrtüszőben. Akárcsak egy nehéz inga, amely erős szélben stabilizálja az épületet, tehetetlensége csillapítja a rázkódás okozta mozgást, biztosítva, hogy a receptorok csak a valódi külső érintésre reagáljanak. A mechanoreceptorok funkcióját egyedülálló elhelyezkedésük is meghatározza: mindegyik egyrétegű gyűrűben található a szőrtüsző tömegközéppontja közelében, a bajusz forgáspontja körül. Ez a támaszpont mozgás közben alig mozdul el, ami ideális helyszín egy érzékelő számára, amelynek saját mozgása közben mozdulatlanul kell maradnia. E mechanikusan stabil zóna körül csoportosulva a kalapácshoz hasonló receptorok akkor is inaktívak maradnak, amikor a bajuszok erőteljesen mozognak a levegőben, de azonnal aktiválódnak, ha megérintenek egy tárgyat.
Más fajokkal való összehasonlításból kiderül, hogy azok az állatok, amelyek nem függnek az aktív mozgástól, nem rendelkeznek ilyen evolúciós eszközökkel. A macskáknál például a kalapács alakú receptorok egy laza kollagén mátrixban találhatók, amely gyenge mechanikai szigetelést biztosít. Nem egyrétegű gyűrűben vannak elrendezve, nem korlátozza őket a szőrtüsző tömegközéppontja, és nem védi őket felfüggesztett kollagénréteg. Az egerek sötétben aktívabbak, és érzékeny bajuszuk mozgására támaszkodnak, hogy pontosan érzékeljék közvetlen környezetüket. Mivel nincs fejlett éjszakai látásuk, a bajuszok segítségével történő érzékelés létfontosságú a túlélésükhöz, magyarázza Ahissar. Az evolúció egy meglepő ötvözetet hozott létre a biomechanika, a szöveti felépítés és a szenzoros-motoros feldolgozás terén, hogy megoldja ezt az aktív tapintási érzékelés alapvető feladatát.
