Nature—哈佛大学触觉研究重磅突破：躯体感觉系统以拓扑组合的方式编码传入触觉刺激

中文摘要

躯体感觉系统对一系列触觉刺激进行解码，以产生连贯的触觉。身体的辨别触觉取决于从外周机械感受器通过脊髓背柱及其脑干靶向背柱核（DCN）传递到大脑的信号。躯体感觉模型强调，快速传导的低阈值机械感受器躯体感觉系统（LTMR）支配皮肤，驱动DCN。然而，脊髓背角内的突触后背柱（PSDC）神经元也收集机械感受器信号，并形成DCN的第二个主要输入。PSDC神经元的意义及其对触觉编码的贡献自发现以来一直不清楚。在这里，研究人员揭示了到DCN的直接LTMR输入以高时间精度传递振动触觉刺激。相反，PSDC神经元主要对触觉的启动和强力范围内的持续触觉进行编码。LTMR和PSDC信号在DCN中以拓扑结构重新排列，以保持精确的空间细节。不同的DCN神经元亚型具有由LTMR和PSDC输入的不同组合产生的特殊反应。因此，背柱的LTMR和PSDC亚分区编码不同的触觉特征，并在DCN中差异会聚以产生特定的上升感觉处理流。

英文摘要

The somatosensory system decodes a range of tactile stimuli to generate a coherent sense of touch. Discriminative touch of the body depends on signals conveyed from peripheral mechanoreceptors to the brain through the spinal cord dorsal column and its brainstem target, the dorsal column nuclei (DCN). Models of somatosensation emphasize that fast-conducting low-threshold mechanoreceptors (LTMRs) innervating the skin drive the DCN. However, postsynaptic dorsal column (PSDC) neurons within the spinal cord dorsal horn also collect mechanoreceptor signals and form a second major input to the DCN. The significance of PSDC neurons and their contributions to the coding of touch have remained unclear since their discovery. Here we show that direct LTMR input to the DCN conveys vibrotactile stimuli with high temporal precision. Conversely, PSDC neurons primarily encode touch onset and the intensity of sustained contact into the high-force range. LTMR and PSDC signals topographically realign in the DCN to preserve precise spatial detail. Different DCN neuron subtypes have specialized responses that are generated by distinct combinations of LTMR and PSDC inputs. Thus, LTMR and PSDC subdivisions of the dorsal columnencode different tactile features and differentially converge in the DCN to generate specific ascending sensory processing streams.

参考文献：The encoding of touch by somatotopically aligned dorsal column subdivisions.Nature. 2022 Nov 23. doi: 10.1038/s41586-022-05470-x. Online ahead of print.

2021年十大研究进展名录

1. 年终盘点：2021年中枢外周交互研究十大重磅突破：脑肠轴、肠道微生物、免疫、神经炎症

2. 年终盘点：2021年“星形胶质细胞”研究十大重磅突破（附语音解读）

3. 年终盘点：2021年神经科学大分子结构解析十大重磅突破：Tau蛋白纤维+谷氨酸受体+胆碱能受体+多巴胺受体+5-HT受体+钙通道

4. 年终盘点：2021年小胶质细胞研究十大重磅突破：神经变性+突触可塑性+自身免疫+神经炎症+补体系统

5. 年终盘点：2021年阿尔茨海默病研究十大重磅突破：抗Aβ单抗+Tau蛋白病理亚型+自噬+神经炎症+大数据+生物标志物

6. 年终盘点：2021年帕金森病研究十大重磅突破！！干细胞移植治疗+聚焦超声损毁+远程监测+线粒体+溶酶体+生物标志物

7. 年终盘点：2021年神经免疫研究十大重磅突破！！衰老+硬脑膜+小胶质细胞+Treg细胞+固有淋巴细胞+辣椒素

8. 年终盘点：2021年ALS/FTD/SMA研究十大重磅突破！！发病机制+基因治疗+危险因素+生物标志物

9. 年终盘点：2021年脑血管病研究十大重磅突破：迷走神经刺激+交流电刺激+房颤管理+血管内介入+遗传学位点+静脉溶栓+风险预测

10. 年终盘点：2021年记忆的机制研究十大重磅突破！！短期记忆+记忆巩固+记忆流+恐惧记忆+相位进动+多巴胺

11. 年终盘点：2021年神经环路研究十大重磅突破：好奇心+喷嚏+摄食+共情+学习+苦甜味觉+交配行为

12. 年终盘点：2021年学习的神经科学机制研究十大重磅突破：迁移学习+多巴胺+新颖学习+运动学习+语言解码+Replay

13. 年终盘点：2021年视觉-触觉-痛觉研究十大重磅突破：镇痛靶点+镇痛药+触觉感知+视觉编码+幻觉

14. 年终盘点：2021年抑郁症+精神分裂症+自闭症+强迫症研究十大重磅突破！！

15. 年终盘点：2021年神经发育研究十大重磅突破：遗传+多组学+进化+表观遗传

16. 年终盘点：2021年衰老和痴呆研究十大重磅突破：逆转衰老+逆转痴呆+遗传学+生物标记物+新型疗法

17. 年终盘点：2021年神经科学单细胞组学研究十大重磅突破：17篇Nature+AD+神经发育+空间转录组

2020年十大研究进展名录

2019年十大研究进展名录

1. 年终盘点：2019年帕金森病十大基础研究进展

2. 年终盘点：2019年帕金森病十大临床研究进展

3. 年终盘点：2019年阿尔茨海默病十大基础研究进展

4. 年终盘点：2019年阿尔茨海默病十大临床研究进展

5. 年终盘点：2019年神经科学领域十大基础研究进展

6. 年终盘点：2019年抑郁症领域十大基础研究进展（一半来自中国）

7. 年终盘点：2019年脑血管病领域十大基础研究进展

8. 年终盘点：2019年神经炎症领域十大基础研究进展

9. 年终盘点：2019年神经活动记录十大基础研究进展

10. 年终盘点：2019年ALS/FTD十大基础研究进展

11. 年终盘点：2019年医学和生物学领域深度学习和神经网络十大基础研究进展

12. 年终盘点：2019年神经内科十大临床研究突破

13. 年终盘点：2019年疼痛防治和痛觉机制十大研究突破

14. 年终盘点：2019年睡眠和失眠领域十大研究突破

15.年终盘点：2019年神经发育及成年神经再生十大研究突破

16. 年终盘点：2019年大脑学习和记忆的十大研究突破

17. 年终盘点：2019年衰老和长寿十大研究突破

18. 年终盘点：2019年自闭症十大研究突破

20个神经科学领域的突破可能获得诺贝尔奖

1. 意识研究：意识的本质、组成、运行机制及其物质载体；不同意识层次的操控和干预，意识障碍性疾病的治疗。

2. 学习和记忆的机制及其调控：记忆的形成和消退机制，记忆的人为移植和记忆的人为消除等；

3. 痴呆研究：阿尔茨海默病的机制和治疗研究，血管性痴呆、额颞叶痴呆、路易体痴呆的机制研究和治疗。

4. 睡眠和睡眠障碍的机制和干预研究。

5. 情绪研究：喜、怒、哀、恐等基本情绪的机制和相关疾病的治疗。

6. 计算和逻辑推理的神经科学基础研究。

7. 语言的神经科学基础研究。

8. 视觉图像形成和运用的神经科学基础研究。

9. 创造力、想象力和艺术文学创造的神经基础研究。

10. 痛觉的神经科学基础及其干预研究

11. 性行为研究：性行为的神经科学基础研究和性行为的调控和干预。

12. 脑和脊髓损伤的机制及其干预研究，包括脑卒中、脊髓损伤机制研究，神经干细胞移植研究，新型神经修复技术，神经康复技术。

13. 精神类疾病的机制和干预研究：自闭症、精分、抑郁症、智能障碍、药物成瘾等；

14. 运动神经元病等神经变性病机制研究及其干预。

15. 衰老的机制和永生研究，包括大脑衰老的机制和寿命延长研究。

16. 神经系统遗传病的机制研究及基因治疗。

17. 神经操纵和调控技术：光遗传技术、药物遗传技术、基因编辑技术、经颅磁刺激、深部脑刺激和电刺激等。

18. 脑组织兼容性电子微芯片及脑机互动装置研究，包括脑机接口、神经刺激芯片、记忆存储芯片，意识存储芯片，人脑非语言互动装置等。

19. 半人半机器人的设计、完善和修复技术：包括任何机械肢体的人类移植，大脑移植入机器体内等。

20. 新型大脑成像和神经元活动记录技术：高分辨率成像技术、大型电极微阵列技术等。