由賓州大學、卡羅林斯卡學院和林雪平大學的科學家領導的新研究提供了人類觸覺的全景圖。
軀體感覺的多功能性源自於異質背根神經節（DRG）神經元。然而，由於技術困難，人類 (h)DRG 神經元個體的體細胞轉錄組（破解其功能的關鍵訊息）仍然缺乏。在他們的新研究中，Yu等人。從單一 hDRG 神經元分離出體細胞，並進行深度 RNA 定序 (RNA-seq)，平均檢測每個神經元超過 9,000 個獨特基因，並鑑定出 16 種神經元類型。
人類透過軀體感覺系統感知觸覺、溫度和疼痛。
人們普遍的理解是，每種感覺都有特定類型的神經元，例如疼痛、愉悅的觸摸或寒冷。
但一項新的研究挑戰了這一觀點，並表明身體感覺可能比這複雜得多。
「我們今天所掌握的關於神經系統如何運作的大部分知識都來自於對動物的研究，」賓州大學的文琴羅博士及其同事說。
“但是，例如，老鼠和人類之間有多大相似之處？”
“動物研究中的許多發現尚未在人類研究中得到證實。”
“造成這種情況的一個原因可能是我們對其在人類中如何發揮作用的了解不夠。”
“我們想要創建一個涉及人類體感的不同類型神經元的詳細圖譜，並將其與小鼠和獼猴（一種靈長類動物）的神經元進行比較。”
在這項研究中，他們對單一神經元使用的基因進行了詳細分析，即所謂的深度 RNA 定序。
具有相似基因表現譜的神經元被分組為一種感覺神經元類型。
透過這種方式，研究人員鑑定出了 16 種人類特有的神經元類型。
該研究首次將不同類型神經元的基因表現與其實際功能連結起來。
為了研究神經元的功能，科學家使用顯微神經描記技術一次監聽一個神經元的訊號傳導。
利用這種技術，他們可以讓清醒參與者的皮膚神經元受到溫度、觸摸或某些化學物質的影響，並「監聽」單個神經元，以了解該特定神經元是否正在做出反應並向大腦發送訊號.
在這些實驗中，作者們取得了一些發現，如果不同類型神經元的細胞機制的繪製沒有給他們新的測試想法，這些發現是不可能的。
其中一個發現涉及一種對愉快的觸摸做出反應的神經元。
研究人員意外地發現，這種細胞類型也會對加熱和辣椒素產生反應，辣椒素是為辣椒提供熱量的物質。
對辣椒素的反應是痛覺神經元的典型反應，因此令科學家們驚訝的是，觸覺神經元對這種刺激做出了反應。
此外，這種神經元類型也會對寒冷做出反應，儘管它不會產生迄今為止已知的唯一發出冷覺訊號的蛋白質。
這項發現無法用已知的細胞機制來解釋，並且顯示存在另一種尚未被發現的檢測寒冷的機制。
作者推測這些神經元形成了一條用於愉悅感覺的完整感覺路徑。
「十年來，我們一直在監聽這些神經元的神經訊號，但我們對它們的分子特徵一無所知，」林雪平大學的 Håkan Olausson 博士說。
「在這項研究中，我們看到這些神經元表達什麼類型的蛋白質以及它們可以對什麼樣的刺激做出反應，現在我們可以將它們聯繫起來。這是向前邁出的一大步。
另一個例子是一種傳導速度非常快的疼痛感知神經元，人們發現它對無痛的清涼和薄荷醇有反應。
「人們普遍認為神經元是非常特殊的——一種神經元檢測寒冷，另一種神經元感知特定的振動頻率，第三種神經元對壓力做出反應，等等，」同樣來自林雪平大學的薩阿德·納吉博士說。
「人們經常用這些術語來談論它。但我們發現事情比這複雜得多。
那麼小鼠、獼猴和人類的比較又如何呢？我們有多相似？研究人員在研究中發現的 16 種神經元中，許多在不同物種之間大致相似。
他們發現的最大差異在於，疼痛感應神經元的傳導速度非常快，這些神經元會對可能造成傷害的刺激做出反應。
與老鼠相比，人類有更多的疼痛神經元，可以高速向大腦發送疼痛訊號。
「為什麼會這樣，我們的研究無法回答，但我們有一個理論，」奧勞森博士說。
“與小鼠相比，人類發出疼痛信號的速度要快得多，這一事實可能只是身體大小的反映。”
「小鼠不需要如此快速的神經訊號傳導。但對於人類來說，距離更遠，訊號需要更快地傳送到大腦；不然你還沒反應過來，撤退就受傷了。
該研究描述於紙在日記中自然神經科學。
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H. Yu等人。利用深度單體 RNA 定序探索人類體感的神經基礎。神經科學，2024 年 11 月 4 日線上發布；號碼：10.1038/s41593-024-01794-1
