哈佛科学家连续在两篇顶尖期刊上发表研究成果，揭示了“触觉”中被忽视的两个重要角色。
哈佛科学家连续发表两篇重要论文，揭示了在“触觉”中被忽视的两个关键角色
无论你是否留意到，触觉几乎参与我们所做的每一个动作，比如点击打开本文。简单来说，当手指或身体其他部分的感觉神经元接收到触碰或振动的刺激后，就会以电脉冲的形式向大脑发送信息。这些信息经过大脑皮层的处理，最终导致我们产生触觉。
在这个过程中，脊髓和脑干通常被认为仅仅起到从皮肤到大脑之间信号的中转作用。然而，哈佛医学院的美国教授David Ginty对这一传统观点提出了质疑。
最近，由Ginty教授领导的研究团队在顶尖学术期刊《细胞》和《自然》连续发表了两篇论文，指出脊髓和脑干在触觉中扮演了重要而鲜为人知的角色：它们积极参与着大量触觉信号的处理，使得大脑能够感知到丰富多样的触觉信息。这一发现对于我们理解和治疗涉及触觉功能障碍的人类疾病具有重要意义。
这两项研究强调了脊髓和脑干是整合和处理触觉信息、传递不同类型触碰的重要区域。Ginty教授指出：“我们过去没有充分意识到这两个部位对于大脑对于触碰刺激的振动、按压以及其他特征的重要性。”
研究团队在第一篇发表于《细胞》的论文中重点探索了触觉信息在脊髓这一首个中转站的编码机制。
研究人员利用他们自行研发的技术，能够在小鼠接受不同类型的触碰时，同时记录脊髓内不同神经元的活动。研究人员因此发现，在脊髓的背角感觉处理区中，超过90%的神经元对轻触有反应，例如当手背被轻柔的毛刷扫过时。
这一发现令人惊讶，因为按照传统观点认为，脊髓背角神经元主要对温度和引起疼痛的刺激做出反应。根据文章的共同第一作者Anda Chirila博士的观点，“我们以前并没有意识到轻触信息在脊髓内的分布情况。”
Figure 1 presents an illustrative diagram of the study (Image source: Reference [1]).
进一步的分析表明，背角中基因表达不同的神经元类群形成了一个广泛连接的复杂网络。当接收到不同阈值的轻触时，这个网络会表现出不同的反应，并且能够动态、灵活地调节信号的输出。
将这些信号从背角传递到脑干的神经元在脊髓中被称为突触后背柱神经元（简称PSDC）。然而，这类神经元在教科书中关于触觉的部分经常被忽略。通过基因操纵使不同的背角神经元失去活性的研究人员观察到，PSDC神经元传递的轻触信息多样性降低。
在脊髓的横截面上可以观察到参与触觉的两类神经元。其中，背角神经元（红色）与突触后背柱神经元（绿色）合作，接收来自皮肤的触碰信息，并经过处理后传递给脑干（
来源：参考资料[3]；Credit：Carmine Chavez-Martinez和Anda Chirila）
这篇被发表在《自然》杂志上的第二篇研究论文关注的是脑干。在这个位置，一方面是皮肤中的感觉神经元直接将触觉信息传递到脑干，另一方面是经由脊髓背角发送的触觉信息。我们对脑干神经元的直接和间接输入产生的影响很感兴趣。根据Josef Turecek博士，本论文的第一作者所述。
为了解答此问题，研究人员采用光遗传学方法，在麻醉小鼠身上禁闭了两条通路，并记录了小鼠脑干神经元的反应。根据实验结果，直接通路在传递高频振动方面起到了重要作用，而间接通路则主要用于编码皮肤受到的压力强度。换句话说，当脑干神经元接收到的信号主要来自直接通路时，它们更多地处理振动信息而非力度信息。
此外，来自同一片皮肤区域的触觉刺激可以通过直接和间接途径在脑干汇聚，在脑干神经元中表征不同特征的触觉，并传送到大脑的体感皮层。
接下来，Ginty教授表示研究团队计划在能够自由行动的清醒小鼠身上重现这些实验，以模拟更加自然的条件，并引入更多触觉刺激的类型，例如不同质感和移动方式。
尽管这些研究的结果基于小鼠实验，但研究人员指出，由于触觉机制在各种物种之间很大程度上存在共性，因此人类情况很可能与这项新的研究结果一致。在自闭症谱系障碍、神经性疼痛等疾病中，患者常常表现出对轻微触碰过度敏感的问题。未来的研究人员可能会从这些基础研究中寻找新的方法来缓解患者的痛苦。
转自：“谷思学术”微信公众号
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