里來(lái)-基礎科研與臨床前研究CRO全覆蓋平臺

科學(xué)家在一項關(guān)于人類(lèi)觸覺(jué)的研究中，識別出了不少于16種不同類(lèi)型的神經(jīng)細胞。通過(guò)對比人類(lèi)、小鼠和獼猴的研究，揭示了它們之間既有相似性，也存在顯著(zhù)差異。這項研究由瑞典林雪平大學(xué)、卡羅林斯卡學(xué)院和美國賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員合作完成，已發(fā)表于《Nature Neuroscience》期刊。

“我們的研究提供了人類(lèi)觸覺(jué)的全景視角。下一步，我們希望對我們已識別的不同類(lèi)型的神經(jīng)細胞進(jìn)行描繪。”林雪平大學(xué)的 Håkan Olausson教授在談到這項研究時(shí)表示。

我們通過(guò)體感系統來(lái)感知觸覺(jué)、溫度和疼痛。普遍的看法是，每種感覺(jué)（如疼痛、愉悅的觸感或寒冷）都有一種特定的神經(jīng)細胞負責。然而，當前的研究結果挑戰了這一觀(guān)點(diǎn)，表明身體的感覺(jué)可能比我們想象的要復雜得多。

目前，關(guān)于神經(jīng)系統如何運作的許多知識來(lái)自動(dòng)物研究。但例如小鼠和人類(lèi)之間的相似性究竟有多大呢？許多動(dòng)物研究中的發(fā)現尚未在人類(lèi)身上得到驗證，原因之一可能是我們對人類(lèi)神經(jīng)系統運作的理解還不夠深入。因此，當前研究的團隊希望能繪制出人類(lèi)體感神經(jīng)細胞的詳細圖譜，并與小鼠和獼猴的神經(jīng)細胞進(jìn)行對比。

圖片信息：本研究的總體工作流程。

在這項研究中，由賓夕法尼亞大學(xué)的羅文琴副教授領(lǐng)導的團隊，采用了一種對單個(gè)神經(jīng)細胞基因表達進(jìn)行詳細分析的方法——深度RNA測序?；虮磉_特征相似的神經(jīng)細胞被歸為同一類(lèi)感覺(jué)神經(jīng)細胞。通過(guò)這種方法，他們識別出了16種不同類(lèi)型的人類(lèi)神經(jīng)細胞。隨著(zhù)研究者對更多細胞的分析，可能會(huì )發(fā)現更多不同類(lèi)型的神經(jīng)細胞。

神經(jīng)細胞的基因表達分析揭示了不同細胞類(lèi)型的細胞機制。接下來(lái)，研究人員開(kāi)始思考，這些細胞機制與神經(jīng)細胞的功能之間有什么關(guān)系？如果某個(gè)神經(jīng)細胞能夠產(chǎn)生感知熱量的蛋白質(zhì)，是否意味著(zhù)它對熱刺激有反應？

圖片鏈接：https://www.eurekalert.org/multimedia/1047922

圖片信息：顯微神經(jīng)造影術(shù)是一種允許研究人員一次監聽(tīng)一個(gè)神經(jīng)細胞中的神經(jīng)信號的方法。

本研究首次將不同類(lèi)型神經(jīng)細胞的基因表達與它們的實(shí)際功能聯(lián)系起來(lái)。為了研究神經(jīng)細胞的功能，林雪平大學(xué)的研究團隊采用了一種名為“微神經(jīng)圖譜”（microneurography）的方法，能夠監聽(tīng)單個(gè)神經(jīng)細胞的信號。研究人員可以在參與者清醒的狀態(tài)下，向皮膚中的神經(jīng)細胞施加溫度、觸覺(jué)或某些化學(xué)物質(zhì)的刺激，并“傾聽(tīng)”每個(gè)神經(jīng)細胞的反應，看其是否向大腦傳遞信號。

在這些實(shí)驗過(guò)程中，研究人員做出了一些新的發(fā)現，這些發(fā)現如果沒(méi)有借助對不同類(lèi)型神經(jīng)細胞細胞機制的圖譜分析，可能是無(wú)法得到的。其中一個(gè)發(fā)現與一種對愉悅觸感作出反應的神經(jīng)細胞類(lèi)型相關(guān)。研究人員意外發(fā)現，這種神經(jīng)細胞類(lèi)型不僅對溫暖作出反應，還對辣椒素（辣椒中的一種物質(zhì)）產(chǎn)生反應。通常來(lái)說(shuō)，感知疼痛的神經(jīng)細胞會(huì )對辣椒素產(chǎn)生反應，因此這種觸感神經(jīng)細胞對辣椒素的反應令研究人員感到意外。更令人驚訝的是，這種神經(jīng)細胞類(lèi)型還對冷刺激作出反應，盡管它并不產(chǎn)生已知的、與寒冷感知相關(guān)的蛋白質(zhì)。這一發(fā)現無(wú)法用已知的細胞機制來(lái)解釋?zhuān)凳究赡艽嬖谏形幢话l(fā)現的寒冷感知機制。研究人員推測，這些神經(jīng)細胞可能形成了一條集成的感覺(jué)通路，專(zhuān)門(mén)處理愉悅的觸覺(jué)體驗。

“十年來(lái)，我們一直在監聽(tīng)這些神經(jīng)細胞的信號，但對它們的分子特征一無(wú)所知。而在這項研究中，我們不僅了解了這些神經(jīng)細胞表達的蛋白質(zhì)類(lèi)型，還了解了它們對哪些刺激作出反應?，F在，我們能夠將二者結合起來(lái)，這對我們來(lái)說(shuō)是一次巨大的進(jìn)步。”Håkan Olausson教授表示。

另一個(gè)例子是一種非常迅速傳導的神經(jīng)細胞，研究人員發(fā)現它不僅對疼痛作出反應，還對非疼痛的冷刺激和薄荷醇作出反應。

“人們通常認為神經(jīng)細胞具有高度的特異性——某種神經(jīng)細胞感知寒冷，另一種感知某一頻率的振動(dòng)，第三種則對壓力作出反應等等。我們也常常這樣描述它們。但我們發(fā)現，事情遠比想象的復雜得多。”林雪平大學(xué)的 Saad Nagi副教授說(shuō)道。

那么，小鼠、獼猴和人類(lèi)之間的比較結果如何呢？它們之間的相似性有多大？研究人員發(fā)現，他們識別出的16種神經(jīng)細胞類(lèi)型，在這些物種之間大致相似。研究人員發(fā)現的最大差異體現在一種傳導極快的疼痛感知神經(jīng)細胞上，這些細胞對可能導致傷害的刺激作出反應。2019年，林雪平大學(xué)的同一團隊首次通過(guò)微神經(jīng)圖譜在人體中發(fā)現了這種神經(jīng)細胞。與小鼠相比，人類(lèi)擁有更多這種類(lèi)型的神經(jīng)細胞，它們能夠以極快的速度將疼痛信號傳遞到大腦。盡管研究無(wú)法解釋為何存在這種差異，但研究人員有一個(gè)猜想：

“人類(lèi)在疼痛信號傳遞速度上明顯快于小鼠，這可能僅僅是體型差異的體現。小鼠的體型較小，不需要如此迅速的神經(jīng)信號傳遞；而在人類(lèi)中，由于體型較大，信號需要更快速地傳遞到大腦，否則身體會(huì )在反應并撤回之前就已經(jīng)受傷。”Håkan Olausson教授說(shuō)。