中科院腦智中心孫衍剛組鼠癢覺相關(guān)的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)圖詳解

2023年10月31日，由中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、神經(jīng)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的孫衍剛研究組在《Cell Reports》雜志在線發(fā)表了題題為“An Atlas of Itch-Associated Neural Dynamics in the Mouse Brain”的研究論文。研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用在體光纖記錄技術(shù)，繪制了小鼠大腦在兩種癢覺模型下的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)圖譜。

為深入探究上述問題，研究團(tuán)隊(duì)采用在體光纖記錄技術(shù)，對(duì)小鼠大腦的多個(gè)關(guān)鍵區(qū)域（包括皮層、丘腦和中腦等的126個(gè)腦區(qū)）進(jìn)行了神經(jīng)元鈣活動(dòng)和抓撓行為的實(shí)時(shí)記錄和分析。研究結(jié)果揭示，小鼠大腦對(duì)組胺和氯喹引起的瘙癢表現(xiàn)出復(fù)雜多樣的神經(jīng)活動(dòng)模式。例如，在組胺模型中，包括伏隔核在內(nèi)的特定腦區(qū)，在瘙癢引發(fā)的抓撓行為結(jié)束后才表現(xiàn)出顯著的神經(jīng)活動(dòng)。相對(duì)的，在氯喹模型中，如腦橋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等腦區(qū)在抓撓行為的起始時(shí)刻出現(xiàn)一種瞬時(shí)的激活狀態(tài)。更為重要的是，對(duì)組胺和氯喹所引發(fā)的瘙癢，小鼠大腦皮層之間存在著功能性差異的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

圖：組胺和CQ誘導(dǎo)的瘙癢中皮層區(qū)域的不同功能網(wǎng)絡(luò)
 

本項(xiàng)研究為我們理解癢覺感知的神經(jīng)機(jī)制，特別是在癢覺相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面提供了新的視角和基礎(chǔ)。本研究有幾個(gè)局限性。作者使用纖維光度法來監(jiān)測(cè)自由運(yùn)動(dòng)動(dòng)物的單個(gè)大腦區(qū)域的神經(jīng)元激活。與以往功能成像的研究相比，忽略了一些小腦區(qū)。兩次瘙癢原注射間隔較短造成的交叉污染可能對(duì)觀察到的結(jié)果有潛在的影響。作者在沒有特定細(xì)胞類型信息的情況下記錄了每個(gè)大腦區(qū)域的平均活動(dòng)。這些問題，還需未來進(jìn)一步的研究。因此，本文的數(shù)據(jù)不能直接表明哪些類型的神經(jīng)元在功能上是相關(guān)的。盡管如此，本次研究結(jié)果確實(shí)為進(jìn)一步探索及研究中確定的反應(yīng)模式相關(guān)的特定細(xì)胞類型或神經(jīng)通路機(jī)制提供了有價(jià)值的線索。最后，瘙癢會(huì)引起抓撓，從而減輕瘙癢。這會(huì)產(chǎn)生涉及瘙癢/疼痛感的復(fù)雜相互作用。在這項(xiàng)研究中，作者沒有測(cè)試不同的大腦區(qū)域?qū)τ泻Υ碳さ姆磻?yīng)。然而，先前的功能成像研究已經(jīng)檢查了對(duì)有害和瘙癢刺激的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)幾個(gè)大腦區(qū)域，如 PAG、ACC 和杏仁核，被瘙癢和疼痛刺激顯著激活，這表明這些大腦區(qū)域可能參與疼痛和瘙癢之間的相互作用。

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