人类对痛觉、痒觉等躯体感觉的快速反应,一直是神经科学领域的关键问题。
长期以来,脊髓作为感觉信号上传至大脑的"中继站",其神经元亚型的精确分类与功能解析存在显著空白。
中国科学院窦艳侬、孙衍刚研究团队历时四年攻关,通过创新性结合逆行标记、单细胞转录组测序和空间定位技术,成功破解这一科学难题。
研究团队首先突破传统基因标记法的局限性,在颈髓区鉴定出15种具有明确分子特征的投射神经元亚型,其中包括12种谷氨酸能兴奋性神经元和3种首次发现的GABA能抑制性神经元。
通过建立MERSCOPE空间转录组图谱,科研人员发现这些亚型呈现严格的层状分布规律:S6、S11亚型富集于脊髓浅层Ⅰ区,而S3、S14则主要分布于深层Ⅴ-Ⅹ区。
这种空间分布特征与神经元功能高度相关,研究团队据此建立了融合分子标记与解剖定位的新型分类体系。
在功能机制解析方面,研究首次证实不同亚型对感觉信号存在特异性响应。
通过活性依赖的逆行标记技术发现,latPN、dPN8等亚型专司伤害性痛觉传递,而dPN1、dPN4则同时参与痛觉与痒觉调控。
尤为重要的是,新发现的3种GABA能抑制性亚型通过投射至脑干特定区域,形成抑制性神经环路,为临床干预异常痛觉传导提供了新靶点。
该研究的技术突破体现在三个维度:首次实现脊髓投射神经元的全亚型鉴定,建立分子-空间-功能三维对应关系,揭示抑制性神经通路的全新调控机制。
研究采用的单神经元重构技术显示,同亚型神经元仍存在显著的投射多样性,这一发现修正了传统神经环路的简化模型。
从“能感到烫、会觉得痒”这一日常体验出发,科学研究正把看不见的神经信号转化为可定位、可测量、可解释的细胞与回路图谱。
脊髓投射神经元“路线图”的完善,不仅加深了对躯体感觉处理规律的理解,也提示在疼痛与瘙痒等健康难题面前,唯有把机制研究做细、把通路解析做实,才能为更安全、更精准的干预方案打开新的空间。