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自己建一个网站需要多少钱,阿里云 ip 网站,可以注册的网站,青海网站建设费用价格来源#xff1a;brainnews处理温度信息的神经环路在塑造躯体感觉感知、调节核心体温以及避免伤害方面发挥着关键作用。与其他感觉系统相比#xff0c;温度感知的神经环路机制尚不十分清楚#xff0c;但近期研究已逐步揭示了其神经连接方式、细胞编码原理及其与感知的关联。传…来源brainnews处理温度信息的神经环路在塑造躯体感觉感知、调节核心体温以及避免伤害方面发挥着关键作用。与其他感觉系统相比温度感知的神经环路机制尚不十分清楚但近期研究已逐步揭示了其神经连接方式、细胞编码原理及其与感知的关联。传统上温度感知被视为一种较慢且起调节作用的感觉如今则被认识到是一种快速而灵敏的感觉系统具备多感官整合和感觉错觉等复杂特征。近日柏林夏里特医学院James. F. A. Poulet哥本哈根大学Mikkel Vestergaard波尔多大学Mario Carta共同在Nature Reviews Neuroscience发表相关综述。本文重点介绍近年来在无害性温度信息处理与感知方面的研究进展并尝试归纳哺乳动物和昆虫中温度感知系统的神经连接原则及温度的细胞编码机制。有趣的是尽管“温暖”与“凉爽”反映的是同一物理属性温度它们在神经系统中的感知和编码却存在显著差异。作者认为温度感知系统是深入理解感觉感知神经机制及感觉引导行为的理想模型。图1 动物界中的温度相关行为温度无处不在从外部环境到体内组织一切都有温度。动物栖息在冷热差异极大的环境中哺乳动物通过内部调节维持恒定体温恒温而昆虫体温则随环境剧烈波动变温。这种多样的热环境不仅是生存挑战更是关键的感觉信息来源。准确感知温度对避开极端环境、维持体温稳态、识别物体、觅食、社交行为乃至痛觉都至关重要。尽管如此温度感知的神经机制长期被忽视直到近年借助小鼠、果蝇等模型才逐步揭示其背后的脑区与细胞编码策略。“温度系统”指所有参与检测和处理体内或环境温度的神经元它不仅驱动个体趋避行为也支持母子依偎、蜜蜂群体温控等复杂社会行为甚至演化出蛇类红外捕食等特化机制。传统上认为哺乳动物存在两条通路一条负责温度感知另一条负责体温调节但二者在解剖和功能上高度交织共享温度感受器输入且相互影响。核心分子基础是初级感觉神经元表达的热敏离子通道尤其是瞬时受体电位TRP家族及其在昆虫中的同源物它们在特定冷热范围内被激活利用基因敲除动物已极大推动了对温度行为的理解。总之温度不仅是物理参数更是大脑构建认知、指导适应性行为的重要维度深入理解其神经基础有望揭示感觉整合与行为调控的新原理。图2 与环境的热交互生物体的热环境指的是影响其与周围进行热交换的各种物理条件。皮肤作为主要的温度感受器官通过传导、辐射和对流与环境互动。当皮肤接触物体时热量会通过传导在两者之间流动直到温度平衡。如果物体比皮肤热我们会感到“暖”如果更冷则感到“凉”。皮肤温度变化的幅度受多种因素影响包括皮肤和物体的初始温度、表面粗糙度、导热性和热容量。由于皮肤导热性低但热容量高它其实是个不错的“隔热层”。研究认为我们感知到的温度并非来自皮肤最表层而是来自温度感受神经末梢所在的深层约100微米处。缓慢的温度变化能让热量均匀传入深层而快速变化则导致表层和深层温差更大可能影响冷暖判断。此外冷觉和温觉的感受器在皮肤中的分布也不同冷觉纤维多在较浅层温觉纤维则位于更深的真皮层这也可能影响感知差异。值得注意的是在室温约22°C下人和灵长类的手部温度通常为30-34°C高于大多数物体因此接触时常会散热而感觉“凉”。而小鼠因体型小、皮肤薄、脂肪少、保温能力弱足垫温度更容易受环境影响往往更接近物体温度能更快达到热平衡。这意味着小鼠和人类在温度感知上可能存在根本差异。未来若能用热纳米传感器直接在神经末梢处测量温度将有助于真正弄清我们“感觉到的温度”到底来自哪里。图3 哺乳动物温度感知的细胞编码原理理解感觉感知的神经机制需要详细了解感觉环路在宏观与微观尺度上的连接方式以及信号在通路各阶段的细胞编码规律。温度感知系统尤为复杂它将初级传入神经元与高级脑区广泛连接并包含多个解剖上分离、功能各异的子环路。温度信息进入中枢神经系统后主要经由两条通路处理一条通过外侧臂旁核PBN投射至下丘脑视前区POA主导体温调节另一条经丘脑上传至皮层负责主观温度感知。尽管传统认为二者独立但它们共享外周输入并在PBN等节点存在复杂交互。外周温度感受器位于背根神经节身体和三叉神经节头面部主要通过传导快的Aδ纤维多响应冷和传导慢的C纤维响应冷或热将信号传入脊髓或脑干再经丘脑中继至皮层。长期以来初级体感皮层S1被认为参与温度感知但其对温热反应微弱更可能负责触觉与温度的整合如金属的“凉感”而岛叶后部皮层pIC现被确认为温度意识的核心区域人类和小鼠研究均显示pIC具有躯体定位的冷热表征且抑制其活动可直接阻断温度感知。在外周温度编码以“标记线”为主冷/热由不同神经元专一响应但到丘脑和皮层越来越多神经元能整合冷热信息。值得注意的是冷信号始终占优势冷敏神经元数量更多、反应更快常呈瞬时放电而热反应起始慢、持续时间长这与行为上对冷更敏感的现象一致。温度强度主要通过“幅度编码”表示刺激越强神经反应越强但在常见皮肤温度约32°C下冷热编码呈不对称性冷刺激引发快速、早饱和的反应热刺激则缓慢渐进这种差异贯穿整个通路。综上哺乳动物的温度感知依赖多层次机制外周分工明确中枢逐步整合S1侧重多模态融合pIC承载主观感觉冷信号更快更强热信号在高级脑区被增强。图4 热触觉感知在自然环境中大多数物体表面的温度低于作者的皮肤温度这表明冷觉与触觉的整合具有根本性意义。为探究冷觉与触觉如何相互作用一项近期研究训练小鼠完成一项热触觉检测任务。当对前爪同时施加冷却和触觉刺激时感知效果优于单独呈现任一模态刺激。此外电生理记录显示初级体感皮层S1的前爪区域中约30%的神经元对皮肤的冷刺激和/或触觉刺激有强烈反应而仅有10%至15%的神经元仅对冷或触觉单一刺激有反应。联合冷觉与触觉刺激能激活一些在单独接受冷或触觉时“沉默”的神经元且其反应往往非线性要么比两者简单相加更强超加性要么更弱次加性。其中超加性反应通常持续更久并伴随更多动作电位发放。有趣的是这种增强效应仅见于冷触觉组合温热触觉在S1中并未产生类似加性反应说明冷觉在多感官整合中具有特殊地位。人类研究还发现由于温度信号处理比触觉慢要让两者被感知为同时发生温度刺激需提前施加冷却需提前约几十毫秒温热则需更早。这说明大脑会自动校准不同感官的时间差实现“主观同步”。值得注意的是哺乳动物没有专门的湿度感受器但能感知“湿”。这种湿感被认为源于皮肤水分蒸发引起的冷却通过TRPM8冷感受器与液体流动产生的触觉的整合。例如缓慢冷却就能让人误以为“皮肤湿了”抑制TRPM8会削弱湿感判断。动物甩水行为如“湿狗抖动”也依赖冷觉和触觉共同驱动且涉及PBN。虽然湿感的高级通路尚不明确但已有证据提示皮层参与电刺激癫痫患者的体感皮层或岛叶可诱发“凉液”感多发性硬化症患者常出现自发性湿感错觉。此外温度还能直接调节触觉神经元的活动。例如负责社交抚摸的无髓鞘C触觉纤维在中性皮肤温度约32°C下反应最强过冷或过热都会削弱其响应而有髓鞘的普通触觉纤维则对温度变化不敏感。这表明C触觉纤维可能特化用于在舒适温度下传递社交触觉信息。总之冷觉与触觉的紧密整合不仅塑造了湿感等复杂感知也揭示了大脑如何通过跨模态协作构建对物理世界的丰富体验。总结这些研究揭示了趋同的神经编码策略并提示在整个动物界可能存在温度处理的基本原理。此外它们也强调了在不久的将来有望迅速加深对温度处理与感知的理解。原文链接https://doi.org/10.1038/s41583-025-01001-5参考文献Carta M, Vestergaard M, Poulet JFA. The neuronal circuits and cellular encoding of thermosensation. Nat Rev Neurosci. 2025 Dec 5. doi: 10.1038/s41583-025-01001-5. Epub ahead of print. PMID: 41350443.阅读最新前沿科技趋势报告请访问欧米伽研究所的“未来知识库”https://wx.zsxq.com/group/454854145828未来知识库是“欧米伽未来研究所”建立的在线知识库平台收藏的资料范围包括人工智能、脑科学、互联网、超级智能数智大脑、能源、军事、经济、人类风险等等领域的前沿进展与未来趋势。目前拥有超过8000篇重要资料。每周更新不少于100篇世界范围最新研究资料。欢迎扫描二维码或访问https://wx.zsxq.com/group/454854145828进入。