来自“对照组”的意外惊喜:《Neuron》文章挑战冷暖感知理论
2020-03-27   阅读:417  

赫尔姆霍兹协会(MDC)马克斯・德尔布鲁克分子医学中心(Max Delbrueck Center for Molecular Medicine)发现了冷受体失活对感知温暖至关重要。

有椎管内麻醉经历的人会说,麻药起效后能感觉到一股暖流从腰涌至脚指。为什么神经麻醉会让人产生暖意呢?答案可能写在最近发表的一篇《Neuron》文章中。

MDC的神经学家Ricardo Paricio-Montesinos说,当我们用手端起一杯热水,我们很快就能感受到它的温暖,此时我们的神经元不仅有被激活的,也有被失活的。之前我们只知道激活通路,我们的实验表明,如果没有第二种类型的神经元我们要么需要更长时间去感受温暖,要么根本感觉不到变暖。

Paricio-Montesinos等人发表在《Neuron》杂志上的新文章挑战了非痛觉温度感知的主要模型。

自19世纪末以来,神经科学家们建立了一个理论,认为只有通过特定的“标记”路线暖感或冷感才能从从皮肤传递到大脑。虽然在人类和灵长类动物身上已经有了一些证据,但发现很难证明这个理论。

MDC体感分子生理学实验室负责人Gary Lewin教授与MDC神经回路和行为实验室负责人James Poulet博士合作研究老鼠的非痛觉温度感知。“温度仍然是一种神秘的感觉,” Poulet说。“尤其是与视觉、触觉或听觉相比,它的研究非常不足。”

老鼠感知非疼痛性温度变化的能力还没有被仔细研究过。通过一系列的行为学研究,他们发现老鼠能像人类一样敏锐地察觉到温度的变化――通过前爪试探然后舔饮水机里1摄氏度升温和0.5摄氏度降温的水。

“这是第一次,我们可以证明老鼠基本上和我们一样能感到温暖和凉爽,”Lewin说。“甚至它们的阈值与人类完全相同。”

意外的是,研究人员阻断了过去被认为与暖感有关的神经通路,老鼠仍然能感知2℃的升温,显示感知能力减弱,但没有消失。表明这些路径是有用的,但不是感知温暖所必需的。相反,当关闭trmp8基因阻断与冷感相关的通路时,小鼠反而无法感知暖感了。

“我们真的很惊讶,”Lewin实验室的联合第一作者Frederick Schwaller博士说。“我们最初准备把这些trmp8基因阻断老鼠作为对照组的,却偶然得到了更重要的发现。”

经过对前爪神经细胞的仔细观察,研究人员发现了两件事。首先,没有一种神经细胞是专门用于温感的。相反,他们发现大多数神经细胞在温度改变和钝器压力下发出电信号。

“这真令人费解,”Lewin说。“神经系统如何判断神经元的活动是由于热、冷还是机械力?”

答案在于研究小组发现的第二件事:一群神经细胞总是在27℃基准温度下放电。随着温度升高,这些细胞的活性降低。失活似乎是关键。

研究小组推测,老鼠之所以能够探测到温暖,是因为一组神经元增加了活动,而冷感神经元减少了活动。两个相反方向的信号共同促进一种模式,将“温暖”传递给大脑。这与冷的感受截然不同,遇冷时所有神经元都会增加活动,所以模式都是朝着同一个方向发展的。

Lewin说:“两种神经元帮助老鼠更容易明确哪种是变暖,哪种是降温。”

当冷途径被阻断时,冷细胞沉默,没有任何活动传递给大脑。研究人员得出结论,如果没有这种信号沉默模式,老鼠就不会感觉到温暖。

研究人员预计,因为我们与老鼠有相同的受体和神经,可以将信息从皮肤传递到脊髓和大脑,人类的情况可能与实验老鼠类似,但需要进一步的研究来确认人类是否会表现出同样的模式,并确定这些信号在大脑或脊髓中的比较位置和方式。

原文检索:The sensory coding of warm perception

©2020年05月29日 06:48:26
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