揭开触摸行为与愉悦之间的秘密 科学家追踪从皮肤到大脑的感觉途径

发布时间: 2023-01-27 11:34:10 来源: cnBeta 栏目: 新奇科技 点击: 37

父母的安抚性触摸。朋友的温暖拥抱。爱人诱人的怀抱。这些都是我们生活中的触觉乐趣。现在,哥伦比亚大学祖克曼研究所和两个伙伴机构的科学家们报告了以前未被确认的起点,这些起点是关于愉悦的、性的和其他有价值的社会触摸的。

父母的安抚性触摸。朋友的温暖拥抱。爱人诱人的怀抱。这些都是我们生活中的触觉乐趣。现在,哥伦比亚大学祖克曼研究所和两个伙伴机构的科学家们报告了以前未被确认的起点,这些起点是关于愉悦的、性的和其他有价值的社会触摸的。

最值得注意的是,在他们的小鼠研究中,他们首次找出了一条完整的路径,该路径从皮肤的神经元开始,对轻柔的抚摸作出反应,并一直运行到大脑的快乐中心。这项研究于1月23日发表在《细胞》杂志上。

研究人员说,这些发现也指向了基于触摸的疗法,以缓解焦虑、压力和抑郁症。更重要的是,这种疗法可能为自闭症患者和其他甚至会使温柔的触摸都无法忍受的疾病带来希望。

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投射到腹侧被盖区(蓝色)的神经元--一个与快乐和奖励有关的大脑区域--反过来接受来自脊髓(www.196nk.cn红色)神经元的投射,这些神经元本身也接受触摸输入,揭示了小鼠愉悦触摸的直接皮肤-大脑回路。资料来源:Abdus-Saboor实验室/Zuckerman研究所

科学家们早就知道皮肤具有触觉感觉细胞--外周神经系统的关键组成部分--使我们能够辨别不同的质地和温度,以及各种令人愉快和痛苦的机械刺激。

加州理工学院的研究人员已经暗示了这种可能性,他们研究了一类感觉细胞,以其膜上的一个受体命名为Mrgprb4细胞。科学家们发现这些细胞对光笔触有反应。

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这张小鼠背部毛茸茸的皮肤的显微照片中的荧光绿色特征揭示了Mrgprb4细胞系中触觉感觉细胞的存在。资料来源:Abdus-Saboor实验室/Zuckerman研究所

刊载于《细胞》上的新研究结论是一个四年的合作轨迹的高潮,涉及来自三个机构的近20位科学家(12位来自Abdus-Saboor实验室,包括第一作者),以更密切地观察这些细胞。

这项研究的关键是一种被称为光遗传学的强大技术,其中个别细胞类型被设计成当研究人员向它们照射特定颜色的光时,它们可以被激活。这196世界之最项技术特别适合于找出特定细胞群的功能。

研究人员于2018年秋季在宾夕法尼亚大学开始了他们的探索,当时Abdus-Saboor博士是那里研究疼痛神经科学的教员。就在那时,当时的研究生Leah Elias和当时的实验室技术员William Foster(现在是哥伦比亚大学神经生物学和行为学项目的研究生,也是《细胞》论文的第一作者)完成了一次惊人的观察。

埃利亚斯博士说:"我们看到,通过激活小鼠背部这个未被研究的触觉细胞群,动物会降低背部并采取这种背屈的姿势。在啮齿类动物的世界里,这种姿势是性接受的一个关键标志,这通常需要求偶老鼠的身体关注。"

这一引人入胜的线索的核心是一个小鼠品系,该团队通过基因工程使动物的Mrgprb4触觉敏感细胞在蓝光照射下会启动。这些类型的触摸细胞以前没有与任何特定的社会行为联系起来,但是当埃利亚斯博士和福斯特通过向小鼠照射蓝光来激活这些细胞时,两人看到了这种背屈反应。

这种行为的高速视频数据是明确无误的。后来,由当时的研究生Melanie Schaffler领导的研究小组观察到这些相同的小鼠自愿前往研究室中的同一地点,而这些动物之前曾被照亮。这是一个迹象,表明这些动物将其背部的Mrgprb4感觉细胞的启动视为奖励。这是第一个记录在案的例子,表明一种特定的行为可能由这些Mrgprb4神经元产生或支持。

虽然背屈很吸引人,并指出这些细胞在检测性接触方面的潜在作用,但研究人员需要直接证据表明它们在自然的社会接触中介导接触。但是大流行病的介入减缓了研究的步伐。推进研究变得如此困难,以至于到2020年中期,该团队考虑完全放弃该项目。

然而,在第11个小时,埃利亚斯博士与当时在宾夕法尼亚大学实验室的技术员伊莎贝拉-苏奇(现在是哥伦比亚大学生物科学项目的研究生)合作,进行了一项关键的实验。利用遗传技术,他们消除了Mrgprb4细胞。这使科学家们能够看到触摸电路中没有这些细胞是否会影响老鼠对触觉刺激的性反应。结果显示性接受能力急剧下降,这足以确定这些细胞对自然接触中的社会触觉很重要。

尽管这一结果很简单,但新数据导致了一个引人注目但令人生畏的研究问题:这些外围细胞如何通过脊髓连接到下游的神经回路,然后更集中地进入大脑?

阿布杜斯-萨布尔博士指出,要回答这个问题,需要在实验室的工作范围之外的技术,也就是外围神经系统。为此,埃利亚斯博士表示渴望实验室接受纤维测光技术,这种技术将使他们能够看到大脑中的奖赏神经元对愉悦的刺激"亮起"。在接下来的几个月里,在苏奇的重要帮助下,埃利亚斯博士能够证明,激活Mrgprb4细胞会导致阿肯色核中的神经元启动,而阿肯色核是大脑中已知的奖励中心之一。

但一个关键问题仍然存在:这一信号是如何从皮肤到达大脑的?

2020年,当这个不断壮大的团队开始进行这项多方面的研究时,一项由哈佛大学领导的研究报告了愉悦性触摸难题的一个重要部分。在他们对与触摸有关的脊髓细胞(被称为GPR8196世界之最3细胞)的研究中,该研究小组在两个方向上追踪了神经元之间的联系:从中央到脑干,从外围到同一类Mrgprb4细胞,Abdus-Saboor博士的团队已经证明了检测和传递奖励性触摸刺激。这些GPR83神经元可能是连接皮肤和大脑的管道。

通过额外的实验--与罗格斯大学维多利亚-阿布拉拉博士的实验室合作--该团队设法进一步跟踪了皮肤到大脑的触摸电路,而且比以前取得的成果更加详细。一个重要的发现是,哈佛大学领导的团队研究的脑干神经元与大脑中更深层的位置,即腹侧被盖区以及阿肯色核相连接。这是观察到的一个关键联系,因为这两个大脑区域已经被认为与奖励和快乐的体验有关。

Abdus-Saboor博士指出,人有感觉皮肤细胞,称为C-触觉传入,它与小鼠的Mrgprb4细胞有一些相似之处。人类也有脊髓和大脑神经元,与Abdus-Saboor博士的团队和神经科学家一直在发现的触摸电路相对应。这些相似http://www.196nk.cn之处为潜在的生物医学应用开http://www.196nk.cn辟了道路。例如,有可能开发出治疗压力、焦虑或抑郁症的外围靶向技术--无论是通过触摸疗法,还是直接应用于皮肤的新型药物。

本文标题: 揭开触摸行为与愉悦之间的秘密 科学家追踪从皮肤到大脑的感觉途径
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