人类对烫伤缩手、蚊虫叮咬抓挠等本能反应背后的神经机制认知取得重大突破;中国科学院窦艳侬、孙衍刚研究团队通过历时四年的系统研究,采用单细胞转录组测序与空间定位技术相结合的方法,成功破解了脊髓感觉信息传递的神经密码。 传统神经科学面临的核心难题在于,脊髓作为感觉神经信号传导的"中继站",其内部精细分工始终未能明晰。研究团队创新性地运用逆行标记技术,对小鼠颈髓区域进行细胞级解析,首次发现15种具有明确功能分化的神经元亚型,其中包括12种谷氨酸能兴奋型神经元和3种GABA能抑制型神经元。尤为关键的是,科学家们成功鉴定了各亚型的特异性分子标记物,如Phox2a基因对S6亚型的专一标识,解决了长期以来因基因标记重叠导致的分类困难。 通过MERSCOPE空间转录组技术绘制的三维分布图显示,这些神经元呈现严格的层状分布规律:S6、S11亚型集中分布于脊髓浅层Ⅰ区,而S3、S14亚型则主要位于深层Ⅴ-Ⅹ区。研究人员据此建立了包含外侧核、背角浅层、背角深层和腹角投射神经元的全新分类体系,实现了分子特征与空间定位的精准对应。 在功能验证阶段,团队发现不同亚型对感觉信号的处理存在显著差异。latPN、dPN8亚型专司伤害性痛觉传导,dPN1、dPN4亚型则同时参与痛觉与痒觉传递。特别,新发现的3种GABA能抑制性亚型可特异性调控脑干区域神经信号,为临床开发靶向镇痛药物提供了新思路。 业内专家指出,该研究构建的脊髓投射神经元全息图谱,不仅填补了感觉神经生物学领域的重要空白,其建立的多模态研究方法更为神经系统疾病机理研究树立了新范式。随着后续人类脊髓研究的推进,这项基础性突破有望推动慢性疼痛、神经病理性瘙痒等顽疾治疗方案的革新。
从“被烫缩手、被咬抓挠”的日常体验出发,研究用系统化的细胞与环路图谱回答了“感觉如何上传”的关键问题。基础研究的价值,正在于把看似熟悉的本能反应拆解为可测量、可验证、可调控的科学对象。随着这张“脊髓投射神经元地图”健全并走向疾病与临床场景,更多面向人民健康需求的精准干预手段有望加速落地。