当把手伸进口袋或钱包时,很容易利用触觉来区分钥匙和零钱。我们的大脑将手指的触觉、感官线索与手部动作无缝地结合起来,以感知不同的物体。
这种“感觉运动整合”过程经常在中风和神经病等疾病中受到严重破坏。了解这些疾病最终取决于了解触摸背后的神经编码,这是人类研究的一个具有挑战性的问题。
由于人类和啮齿动物的大脑以相似的方式处理触觉,因此自 1909 年以来,啮齿动物的胡须系统就被用来研究触觉。啮齿动物使用它们的胡须(本质上是长而浓密的毛发)作为触摸传感器来探索它们的环境。尽管每年都会发表数百篇使用胡须系统研究感觉运动处理的论文,但从胡须到大脑的信息传输的关键方面仍未得到解决。
西北大学麦考密克工程学院生物医学和机械工程副教授米特拉·哈特曼 (Mitra Hartmann) 表示:“特殊细胞将胡须的触摸信息转换为大脑可以解释的电信号。”“但具体以电子方式表示什么信息尚不清楚。”
现在,哈特曼和她的团队正在让世界更接近答案。在最近的一项研究中,他们发现胡须感觉神经元编码有关胡须基部的力和扭矩的信息。这一发现可以解决有关大鼠和人脑神经元如何表示和处理触觉的基本问题。
这项研究于上个月发表在《eLife》杂志上,汇集了横跨西北大学五个院系的跨学科团队。该研究有两位共同第一作者:跨部门神经科学项目(NUIN)的博士生尼古拉斯·E·布什(Nicholas E. Bush)和生物医学工程博士生克里斯托弗·L·施罗德(Christopher L. Schroeder)。共同资深作者萨拉·索拉 (Sara A. Solla) 是范伯格医学院的生理学教授以及温伯格艺术与科学学院的物理学和天文学教授,她指导了神经反应的数学分析。
布什说:“如果你想研究大脑如何处理感官信息,从神经学角度来说,老鼠的胡须是一个非常容易接近的系统。”“借助尖端工具和模型,我们能够比过去更详细、更严格地研究该系统。”