由宾夕法尼亚大学、卡罗林斯卡学院和林雪平大学的科学家领导的新研究提供了人类触觉的全景图。
躯体感觉的多功能性源自异质背根神经节（DRG）神经元。然而，由于技术困难，人类 (h)DRG 神经元个体的体细胞转录组（破译其功能的关键信息）仍然缺乏。在他们的新研究中，Yu等人。从单个 hDRG 神经元中分离出体细胞，并进行深度 RNA 测序 (RNA-seq)，平均检测每个神经元超过 9,000 个独特基因，并鉴定出 16 种神经元类型。
人类通过躯体感觉系统感知触觉、温度和疼痛。
人们普遍的理解是，每种感觉都有特定类型的神经元，例如疼痛、愉快的触摸或寒冷。
但一项新的研究挑战了这一观点，并表明身体感觉可能比这复杂得多。
“我们今天所掌握的关于神经系统如何运作的大部分知识都来自于对动物的研究，”宾夕法尼亚大学的文琴罗博士及其同事说。
“但是，例如，老鼠和人类之间有多大相似之处？”
“动物研究中的许多发现尚未在人类研究中得到证实。”
“造成这种情况的一个原因可能是我们对其在人类中如何发挥作用的了解不够。”
“我们想要创建一个涉及人类体感的不同类型神经元的详细图谱，并将其与小鼠和猕猴（一种灵长类动物）的神经元进行比较。”
在这项研究中，他们对单个神经元使用的基因进行了详细分析，即所谓的深度 RNA 测序。
具有相似基因表达谱的神经元被分组为一种感觉神经元类型。
通过这种方式，研究人员鉴定出了 16 种人类特有的神经元类型。
该研究首次将不同类型神经元的基因表达与其实际功能联系起来。
为了研究神经元的功能，科学家们使用显微神经描记技术一次监听一个神经元的信号传导。
利用这种技术，他们可以让清醒参与者的皮肤神经元受到温度、触摸或某些化学物质的影响，并“监听”单个神经元，以了解该特定神经元是否正在做出反应并向大脑发送信号。
在这些实验中，作者们取得了一些发现，如果不同类型神经元的细胞机制的映射没有给他们提供新的测试想法，这些发现是不可能的。
其中一个发现涉及一种对愉快的触摸做出反应的神经元。
研究人员意外地发现，这种细胞类型也会对加热和辣椒素产生反应，辣椒素是为辣椒提供热量的物质。
对辣椒素的反应是痛觉神经元的典型反应，因此令科学家们惊讶的是，触觉神经元对这种刺激做出了反应。
此外，这种神经元类型也会对寒冷做出反应，尽管它不会产生迄今为止已知的唯一发出冷觉信号的蛋白质。
这一发现无法用已知的细胞机制来解释，并且表明存在另一种尚未被发现的检测寒冷的机制。
作者推测这些神经元形成了一条用于愉悦感觉的完整感觉通路。
“十年来，我们一直在监听这些神经元的神经信号，但我们对它们的分子特征一无所知，”林雪平大学的 Håkan Olausson 博士说。
“在这项研究中，我们看到这些神经元表达什么类型的蛋白质以及它们可以对什么样的刺激做出反应，现在我们可以将它们联系起来。这是向前迈出的一大步。”
另一个例子是一种传导速度非常快的疼痛感知神经元，人们发现它对无痛的清凉和薄荷醇有反应。
“人们普遍认为神经元是非常特殊的——一种神经元检测寒冷，另一种神经元感知特定的振动频率，第三种神经元对压力做出反应，等等，”同样来自林雪平大学的萨阿德·纳吉博士说。
“人们经常用这些术语来谈论它。但我们发现事情比这复杂得多。”
那么小鼠、猕猴和人类之间的比较又如何呢？我们有多相似？研究人员在研究中发现的 16 种神经元中，许多在不同物种之间大致相似。
他们发现最大的区别在于非常快速地传导疼痛感应神经元，这些神经元对可能导致伤害的刺激做出反应。
与老鼠相比，人类有更多的疼痛神经元，可以高速向大脑发送疼痛信号。
“为什么会这样，我们的研究无法回答，但我们有一个理论，”奥劳森博士说。
“与小鼠相比，人类发出疼痛信号的速度要快得多，这一事实可能只是身体大小的反映。”
“小鼠不需要如此快速的神经信号传导。但对于人类来说，距离更远，信号需要更快地发送到大脑；不然你还没反应过来，撤退就受伤了。”
该研究描述于纸在日记中自然神经科学。
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H. Yu等人。利用深度单体 RNA 测序探索人类体感的神经基础。神经科学，2024 年 11 月 4 日在线发布；号码：10.1038/s41593-024-01794-1
