軀體感覺(jué)對(duì)很多生理功能的正常執(zhí)行至關(guān)重要，它包括不同的感覺(jué)模態(tài)，比如痛覺(jué)、溫度覺(jué)、觸覺(jué)等等。對(duì)這些軀體感覺(jué)神經(jīng)機(jī)制的研究一直是醫(yī)學(xué)和神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，但是多模態(tài)軀體感覺(jué)的編碼機(jī)制在很大程度上還不清楚。另一方面，作為軀體感覺(jué)一種模態(tài)的癢覺(jué)，是機(jī)體一種重要的保護(hù)機(jī)制，然而癢覺(jué)感知在大腦的表征機(jī)制也尚不明確?！?/p>

　　在軀體感覺(jué)研究領(lǐng)域，前人研究發(fā)現(xiàn)外周傳入神經(jīng)元對(duì)不同軀體感覺(jué)刺激表現(xiàn)出復(fù)雜的反應(yīng)特性，而大多脊髓神經(jīng)元又能夠同時(shí)被溫度覺(jué)、觸覺(jué)、癢覺(jué)和痛覺(jué)等軀體感覺(jué)刺激激活，這些結(jié)果使得我們對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)如何區(qū)分不同模態(tài)的軀體感覺(jué)有了更多疑惑。多數(shù)研究者認(rèn)為大腦皮層是實(shí)現(xiàn)不同軀體感覺(jué)之間區(qū)分的重要結(jié)構(gòu)，其中初級(jí)軀體感覺(jué)皮層是最可能的位點(diǎn)之一。然而，由于前人在這方面的研究受限于缺乏單細(xì)胞分辨率或者記錄神經(jīng)元的樣本量偏小等因素，不同軀體感覺(jué)模態(tài)是如何在初級(jí)軀體感覺(jué)皮層的神經(jīng)元群體水平被解碼的尚不清楚。另一方面，癢覺(jué)在大腦中編碼機(jī)制的研究大多在麻醉的動(dòng)物中進(jìn)行，這種情況下動(dòng)物無(wú)法通過(guò)抓撓行為報(bào)告對(duì)癢覺(jué)的感知，因此初級(jí)軀體感覺(jué)皮層能否編碼以及如何編碼癢覺(jué)感知還有待進(jìn)一步探究。

　　為了回答初級(jí)軀體感覺(jué)皮層如何編碼不同模態(tài)的軀體感覺(jué)信息的問(wèn)題，中科院腦智卓越中心研究人員在給予實(shí)驗(yàn)小鼠癢覺(jué)、觸覺(jué)或溫度覺(jué)刺激的同時(shí)利用在體雙光子鈣成像技術(shù)記錄了初級(jí)軀體感覺(jué)皮層神經(jīng)元的活動(dòng)。

　　研究發(fā)現(xiàn)，部分初級(jí)軀體感覺(jué)皮層神經(jīng)元能夠穩(wěn)定地響應(yīng)觸覺(jué)刺激或熱刺激。通過(guò)建立一種光遺傳誘導(dǎo)的精確控制感覺(jué)輸入的癢覺(jué)模型，研究人員發(fā)現(xiàn)初級(jí)軀體感覺(jué)皮層神經(jīng)元編碼癢覺(jué)的時(shí)空特性和強(qiáng)度信息。進(jìn)一步，研究人員在記錄同一群初級(jí)軀體感覺(jué)皮層神經(jīng)元的同時(shí)隨機(jī)給予小鼠癢覺(jué)、觸覺(jué)和熱刺激，發(fā)現(xiàn)不同模態(tài)的軀體感覺(jué)刺激激活了很大比例上重合的初級(jí)軀體感覺(jué)皮層神經(jīng)元。研究人員對(duì)初級(jí)軀體感覺(jué)皮層神經(jīng)元的群體活動(dòng)進(jìn)行了解碼分析，發(fā)現(xiàn)初級(jí)軀體感覺(jué)皮層的神經(jīng)元群體編碼足夠多的信息可以區(qū)分不同模態(tài)的軀體感覺(jué)。

　　另一方面，為了解析自然狀態(tài)下癢覺(jué)感知在初級(jí)軀體感覺(jué)皮層的表征機(jī)制，研究人員利用一種新型的微型雙光子顯微鏡在自由活動(dòng)的小鼠中進(jìn)行單細(xì)胞分辨率的鈣成像。研究發(fā)現(xiàn)部分初級(jí)軀體感覺(jué)皮層神經(jīng)元在癢覺(jué)誘發(fā)的抓撓行為起始前活性上升，并且一定比例的神經(jīng)元在抓撓起始前的鈣活動(dòng)可以預(yù)測(cè)后續(xù)行為的發(fā)生，提示這群初級(jí)軀體感覺(jué)皮層神經(jīng)元編碼癢覺(jué)感知。利用光遺傳誘導(dǎo)的癢覺(jué)輸入精確操控方式，研究人員探究了初級(jí)軀體感覺(jué)皮層神經(jīng)元在癢覺(jué)感知閾值附近的活動(dòng)模式，發(fā)現(xiàn)一小群記錄到的神經(jīng)元在癢覺(jué)閾值上表現(xiàn)出“點(diǎn)燃”式的發(fā)放模式。

　　這兩項(xiàng)工作一方面闡述了不同模態(tài)的軀體感覺(jué)在初級(jí)軀體感覺(jué)皮層的表征模式，為進(jìn)一步理解多模態(tài)感覺(jué)信息在皮層的處理和整合機(jī)制提供了思路。另一方面揭示了初級(jí)軀體感覺(jué)皮層對(duì)癢覺(jué)感知的編碼機(jī)制，為在自由活動(dòng)的動(dòng)物中研究癢覺(jué)感知的單細(xì)胞層面的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制開(kāi)辟了道路。同時(shí)，此工作中建立的光遺傳誘導(dǎo)的新型癢覺(jué)模型也為癢覺(jué)研究提供了重要的方法學(xué)基礎(chǔ)。

　　這兩項(xiàng)工作主要由博士研究生陳孝軍在孫衍剛研究員與徐寧龍研究員的指導(dǎo)下完成，徐寧龍課題組的博士研究生劉彥和也做出了重要貢獻(xiàn)。本工作得到中科院、基金委以及上海市的資助。