日前,來(lái)自哥倫比亞大學(xué)醫學(xué)中心的軀體感覺(jué)生物學(xué)副教授 Ellen Lumpkin 博士領(lǐng)導一個(gè)研究小組在《自然》雜志上報告稱(chēng),他們解開(kāi)了關(guān)于觸覺(jué)的一個(gè)古老謎題:皮膚表面下方的細胞是如何使得我們能夠感知微小細節和質(zhì)感的。
觸覺(jué)是感覺(jué)神經(jīng)科學(xué)最后的前沿領(lǐng)域。自 20 世紀早期以來(lái),人們已經(jīng)知道了啟動(dòng)視覺(jué)的細胞和分子:視桿細胞、視錐細胞和感光受體。對于嗅覺(jué)、味覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的認識也日益加深。但對于負責啟動(dòng)我們觸覺(jué)的細胞和分子卻幾乎一無(wú)所知。
科學(xué)家在這項研究中首次采用光遺傳學(xué)(Optogenetics,一種利用光線(xiàn)作為信號系統即時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉神經(jīng)元的新方法)來(lái)確定皮膚細胞的功能及通訊。該研究小組證實(shí),稱(chēng)作為梅克爾細胞(Merkel cell)的皮膚細胞可以感知觸摸,實(shí)際上它們與皮膚神經(jīng)元密切協(xié)作生成了我們感知到的微小細節和質(zhì)感。Lumpkin 表示:“這些實(shí)驗提供了首個(gè)直接的證據證明,梅克爾細胞可以將觸覺(jué)編碼為神經(jīng)信號,向大腦傳送有關(guān)我們周?chē)澜缰形矬w的信息。”這些研究結果不僅描述了我們在了解觸覺(jué)方面取得的一個(gè)關(guān)鍵進(jìn)展,還有可能推動(dòng)關(guān)于敏感觸覺(jué)喪失的研究。
糖尿病、某些癌癥化療以及正常衰老,這些情況已知都可以減小敏感觸覺(jué)。梅克爾細胞在個(gè)體 20 歲出頭時(shí)開(kāi)始消失,同時(shí)觸覺(jué)敏銳度也開(kāi)始下降。Lumpkin 表示:“沒(méi)有任何人曾經(jīng)測試過(guò)梅克爾細胞喪失是否會(huì )引起隨年齡增長(cháng)的功能喪失,這有可能是一種巧合,而我們有興趣去探究這一問(wèn)題。”在未來(lái),這些研究結果將告知人們如何設計出一些新的“智能”假肢來(lái)恢復截肢者的觸覺(jué),以及為治療慢性瘙癢等皮膚病提供一些新靶點(diǎn)。
在同日發(fā)表于《自然》(Nature)雜志上的第二項研究中,該研究小組與斯克里普斯研究所合作鑒別出了皮膚細胞中的一種觸覺(jué)活化分子:Piezo2.這一研究發(fā)現有可能大大推動(dòng)觸覺(jué)領(lǐng)域。
Lumpkin 博士說(shuō):“這些新研究發(fā)現將應該會(huì )開(kāi)拓皮膚生物學(xué)領(lǐng)域,揭示出觸覺(jué)的啟動(dòng)機制。”另外的一些皮膚細胞類(lèi)型或許也在觸覺(jué)感知以及不愉悅的皮膚感覺(jué),例如瘙癢中發(fā)揮了作用。 Lumpkin 博士研究小組的這一光遺傳技術(shù)現在也可應用于其他的皮膚細胞來(lái)解答這些問(wèn)題。“這是我們領(lǐng)域一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻,盡管仍有許多重大的問(wèn)題有待解答,現代神經(jīng)科學(xué)工具為我們提供了一條解決這些問(wèn)題的途徑。”
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