我们通过躯体感觉系统来感知触碰、温度和疼痛。人们通常认为，每种感觉（如痛觉、触觉）的背后都有一种特定类型的神经细胞。然而，最新的研究挑战了这一观念，表明身体感觉可能要复杂得多。
近日，美国宾夕法尼亚大学、瑞典林雪平大学和卡罗林斯卡医学院的研究人员发现，人类躯体感觉（somatosensation）涉及到至少16种不同类型的神经细胞。对人类、小鼠和猕猴的比较显示，它们既有相似之处，也有显著差异。
这篇题为“Leveraging deep single-soma RNA sequencing to explore the neural basis of human somatosensation”的论文于2024年11月4日发表在《Nature Neuroscience》杂志上。
关于神经系统如何工作，我们的大部分知识都来自动物研究。然而，小鼠与人类之间的相似性有多大？动物研究中的许多发现并没有在人类研究中得到证实。
因此，参与这项研究的科学家们希望绘制出人类躯体感觉所涉及的神经细胞的详细图谱，并与小鼠和猕猴的图谱进行比较。
在这项研究中，宾夕法尼亚大学Wenqin Luo副教授领导的研究团队对单个神经细胞开展深度RNA测序。基因表达谱相似的神经细胞被归为一类感觉神经细胞。通过这种方法，他们鉴定出16种不同类型的神经细胞。随着研究的深入，他们还有望发现更多。
通过基因表达分析，人们有望了解细胞内的分子机制。那么，问题来了，如果神经细胞产生了一种能够检测热量的蛋白质，这是否意味着神经细胞对温度做出了反应？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，林雪平大学的研究人员采用了一种名为微神经图（microneurography）的方法，每次可接受一个神经细胞的神经信号。利用这种方法，他们让参与者的神经细胞接受温度、触摸或某些化学物质的刺激，并“监听”单个神经细胞，以了解该细胞是否做出反应并向大脑发送信号。
研究人员意外地发现，一种对愉悦触感做出反应的神经细胞也能对加热和辣椒素做出反应。对辣椒素做出反应是痛觉神经细胞的典型特征，因此他们对触觉神经细胞也有反应感到惊讶。
此外，这种神经细胞类型对冷却也有反应，但它并不产生目前已知的能感知寒冷的蛋白质。这一结果无法用现有的细胞机制来解释，表明还有另一种尚未发现的寒冷检测机制。作者推测，这些神经细胞形成了一条综合的感觉通路来获得愉悦的感觉。
共同通讯作者、林雪平大学的Håkan Olausson教授表示：“十年来，我们一直在聆听这些神经细胞发出的信号，但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所表达的蛋白质类型，以及它们能对哪种刺激作出反应，然后将两者关联起来。这是向前迈进了一大步。”
那么，小鼠、猕猴与人类之间的相似度如何呢？对于此次发现的16种神经细胞，研究人员发现多种细胞在物种之间大体相似。区别在于传导速度非常快的痛觉神经细胞。与小鼠相比，人类有更多的痛觉神经细胞向大脑高速发送疼痛信号。
至于背后的原因，Olausson教授推测：“与小鼠相比，人类发出疼痛信号的速度要快得多，这可能反映了体型的差异。小鼠不需要如此快速的神经信号传导。人类则不同，距离更远，信号需要更快地传到大脑。否则，你还没反应过来就受伤了。”
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