人类触觉有 16 种不同类型的神经细胞组成

在一项关于人类触觉的新研究中，科学家发现了至少 16 种不同类型的神经细胞。人类、老鼠和猕猴之间的比较显示出相似之处和显著差异。这项研究是瑞典林雪平大学和卡罗琳斯卡医学院以及宾夕法尼亚大学的研究人员合作完成的，已发表在《自然神经科学》上。

“我们的研究提供了人类触觉的全景视图。下一步，我们想对已识别的不同类型的神经细胞进行描绘，”林雪平大学教授 Håkan Olausson 说道。

我们通过躯体感觉系统感知触觉、温度和疼痛。一种普遍的理解是，每种感觉都有一种特定的神经细胞，例如疼痛、愉快的触觉或寒冷。但本研究的结果挑战了这一观点，并表明身体感觉可能比这复杂得多。

我们今天对神经系统工作原理的大部分了解都来自对动物的研究。但是，例如，老鼠和人类之间的相似性有多大？动物研究中的许多发现尚未在人类研究中得到证实。

其中一个原因可能是我们对人类躯体感觉机制的了解还不够。因此，本研究的研究人员希望绘制出人类躯体感觉中不同类型神经细胞的详细图谱，并将其与小鼠和灵长类动物猕猴的图谱进行比较。

在这项研究中，宾夕法尼亚大学副教授罗文琴领导的研究小组对单个神经细胞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细胞被归为一种感觉神经细胞类型。通过这种方式，他们确定了人类 16 种不同类型的神经细胞。随着研究人员分析更多的细胞，他们可能会发现更多不同类型的感觉神经细胞。

神经细胞基因表达分析提供了不同细胞类型中细胞机制的图像。下一个问题是这与神经细胞功能有何关系。如果神经细胞产生一种可以检测热量的蛋白质，这是否意味着神经细胞对热量有反应？

这项研究首次将不同类型神经细胞的基因表达与其实际功能联系起来。为了研究神经细胞的功能，林雪平大学由 Saad Nagi 和 Olausson 领导的研究小组采用了一种方法，让研究人员可以一次监听一个神经细胞中的神经信号。

利用这种称为微神经造影术的方法，研究人员可以让清醒参与者的皮肤神经细胞感受温度、触摸或某些化学物质，并“监听”单个神经细胞，以了解该特定神经细胞是否正在做出反应并向大脑发送信号。

在这些实验中，研究人员取得了一些发现，如果不是不同类型神经细胞的细胞机制图谱为他们提供了新的测试思路，这些发现是不可能实现的。其中一项发现涉及一种对愉悦触觉有反应的神经细胞。

研究人员意外地发现，这种细胞类型也会对加热和辣椒素（辣椒中辣味的物质）产生反应。对辣椒素的反应是痛觉神经细胞的典型特征，因此，触觉神经细胞对这种刺激有反应令研究人员感到惊讶。

此外，这种神经细胞类型也对冷却作出反应，尽管它不产生迄今为止已知的唯一一种发出冷感知信号的蛋白质。这一发现无法用已知的细胞机制来解释，这表明还有另一种检测寒冷的机制，但尚未被发现。作者推测这些神经细胞形成了一条综合的愉悦感觉通路。

“十年来，我们一直在监听这些神经细胞发出的神经信号，但我们对它们的分子特征一无所知。在这项研究中，我们看到了这些神经细胞表达的蛋白质类型以及它们可以对哪种刺激作出反应，现在我们可以将它们联系起来。这是一个巨大的进步，”Olausson 说。

另一个例子是一种传导非常快速的痛觉神经细胞，它被发现对无痛的冷却和薄荷醇有反应。

“人们普遍认为神经细胞非常特殊——一种神经细胞可以感知寒冷，另一种神经细胞可以感知某种振动频率，第三种神经细胞可以对压力作出反应，等等。人们经常用这些术语来谈论神经细胞。但我们发现，神经细胞比这复杂得多。”林雪平大学副教授纳吉说道。

那么小鼠、猕猴和人类之间的比较又如何呢？我们有多相似？研究人员在研究中确定的 16 种神经细胞中，许多类型在物种之间大致相似。

研究人员发现的最大差异在于传导速度极快的痛觉神经细胞，这些细胞会对可能造成伤害的刺激作出反应。2019 年，林雪平的同一研究小组利用微神经造影术首次在人类身上发现了这些细胞。

与老鼠相比，人类拥有更多能够高速向大脑发送疼痛信号的疼痛神经细胞。为什么会这样，这项研究无法解答，但研究人员提出了一个理论。

“与老鼠相比，人类疼痛信号的传递速度更快，这可能只是身体尺寸的反映。老鼠不需要如此快速的神经信号。但人类的距离更大，信号需要更快地传送到大脑；否则，你甚至还没做出反应和撤退就已经受伤了，”奥劳森说。

该项研究是卡罗琳斯卡医学院 Patrik Ernfors 研究小组、宾夕法尼亚大学 Wenqin Luo 研究小组以及林雪平大学 Olausson 和 Nagi 研究小组合作完成的。 (责任编辑：泉水)

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