更新教科书！哈佛科学家连发两篇顶刊，揭示“触觉”中被忽视的两大角色

▎药明康德内容团队编辑
无论你注意还是没注意到，触觉几乎参与了我们所做的每一件事，比如点开这篇文章。简单来说，手指或身体其他部分的感觉神经元在获得触碰、振动的刺激后，以电脉冲的形式向大脑发送信息，经过大脑皮层的信息处理，我们产生了触觉。
在这个过程中，脊髓和脑干通常被认为仅仅是从皮肤到大脑之间的信号中转站。然而，美国哈佛医学院的DavidGinty教授对这一传统观点提出了挑战。
近日， Ginty教授领导的研究团队接连在顶尖学术期刊《细胞》和《自然》发表了两篇论文，指出脊髓和脑干在触觉中扮演了不为人知的重要角色：它们实际上积极参与了触觉信号的大量处理，帮助大脑感知到触觉信息的丰富多样。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与处理触觉信息的位置，传送不同类型的触碰。 ”Ginty教授指出， “过去我们并没有完全认识到这两个部位对于大脑表征触碰刺激的振动、按压和其他特征有多么重要。 ”

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在第一篇发表于《细胞》的论文中，研究团队重点探索了触觉信息在第一个中转站——脊髓如何被编码。
研究人员使用他们开发的一种技术，在小鼠接受不同类型的触碰时，可以同时记录脊髓中不同神经元的活动。他们由此发现，在脊髓的感觉处理区背角（dorsalhorn），超过90%的神经元对轻触有反应——例如用软软的毛刷扫过手背时。
“这一发现令我们惊讶，因为传统上认为，脊髓背角神经元主要对温度和引起疼痛的刺激做出反应。 ”论文的共同第一作者AndaChirila博士指出， “过去我们没有意识到轻触信息在脊髓中是如何分布的。 ”

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▲研究示意图（图片来源：参考资料[1]）
进一步分析显示，背角中基因表达不同的神经元类群形成一个广泛连接的复杂网络，在接收到不同阈值的轻触时有不同的反应，并且动态、灵活地调节信号的输出。
脊髓中将这些信号从背角传到脑干的神经元被称为突触后背柱神经元（简称PSDC），这类神经元同样也在教科书中关于触觉的部分经常被忽略。当研究人员通过基因操纵让不同的背角神经元变得不再活跃时，他们观察到PSDC神经元传达的轻触信息多样性降低。

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▲脊髓横截面展示了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）携手，接收感觉神经元从皮肤获得的触碰信息，处理后传递给脑干（图片来源：参考资料[3]；Credit：CarmineChavez-MartinezandAndaChirila）
第二篇发表于《自然》杂志的研究论文聚焦于脑干。在这个位置，一方面有皮肤中的感觉神经元直接传到脑干的触觉信息，一方面有经脊髓背角发送的触觉信息。 “脑干神经元获得了直接输入和间接输入，而我们很好奇这两个途径分别给脑干带来了什么。 ”这篇论文的第一作者JosefTurecek博士说。
为了回答这个问题，研究人员利用光遗传学方法在麻醉小鼠身上分别关闭两条通路的信号，并记录小鼠脑干神经元的反应。实验结果显示，直接通路对于传达高频振动很重要，而间接通路需要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更多来自直接通路，处理的振动信息要多于力度信息。