学术动态 | 德国LIN等团队发现脊髓不仅是传导通路还是信息“处理器” Science子刊报道脑与脊髓功能研究里程碑

学术   2025-01-25 09:31   北京  

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神外前沿

神外前沿讯, 25年1月15日,德国著名的神经科学研究机构莱布尼茨神经生物学研究所(LIN)和德国UMG医院的研究团队在Science Advances (影响因子11.7,中科院1区)上报道了脊髓研究的相关进展。

这项研究发现,脊髓不仅仅是一条传输身体感官刺激的传导通路。相反,感官刺激在到达大脑之前已经在脊髓中进行处理。这个发现可能会为神经系统疾病的长期治疗带来新的方法。

据了解,人的感知总是基于以前的知识和经验的解释。因此,长期以来已经确定,大脑中对感觉刺激的处理根据先验知识而变化。这项研究首次证明,先验知识不仅会改变大脑中的刺激处理,还会改变脊髓中的刺激处理。

论文/引用信息:Max-Philipp Stenner et al. ,Prior knowledge changes initial sensory processing in the human spinal cord.Sci. Adv.11,eadl5602(2025).DOI:10.1126/sciadv.adl5602

(A)侵入性记录,(B)非侵入性记录,以及(C)任务示意图。在非侵入性研究中,平均每种条件完成了1558次试验,而在侵入性记录期间,患者平均每种条件完成了338次试验。


为了测量脊髓中的信息处理,研究人员使用了一种经过验证的疼痛治疗方法,即在脊髓附近植入电极并进行电刺激。在研究过程中,这种刺激被暂时关闭,研究者能够通过电极记录脊髓本身产生的电信号。这使研究者能够观察脊髓执行其实际工作。


在实验中,参与者首先听到一个音调,然后在手腕上进行电刺激。如果音调和刺激之间的时间保持不变,参与者能够根据声音准确地预测刺激的时间。然而,如果周期波动,则无法做出准确的预测。


结果是当刺激是可预测的时,脊髓信号较弱,而当其意外到达时,脊髓信号较强。值得注意的是,这种效应发生在刺激后大约13毫秒甚至在大脑开始处理刺激之前。研究重点是高频振荡。


研究者表示,这些神经信号是一种脊髓语言,迄今为止几乎没有研究。研究人员对健康参与者进行了类似的实验。在这里,通过颈部上的电极非侵入性地测量信号。研究还证实,先前的知识会影响信号的强度,甚至在脊髓中也是如此。脊髓是中枢神经系统的第一个点,来自身体的信号进入颈部以下。这里发生的事情会影响大脑中随后的信息处理。

这些发现对于理解帕金森病等运动障碍至关重要,并可能有助于长期开发新疗法。


汇总 | 学术动态300期(2017-2025)

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