科学新闻几乎所有初级触觉敏感神经元对大多数可用信息都有反应

　　研究人员过去认为，个体的初级触觉敏感，对特定类型的触觉反应灵敏。现在，西北大学的一项研究发现，触觉敏感的神经元以更混乱和混乱的方式传递触觉。
　　在这项研究中，研究小组开发了一种新技术，在同时记录大鼠大脑中第一阶段触觉敏感神经元的同时，在三维刺激大鼠的胡须。研究人员发现，这些神经元不是对不同类型的触觉做出反应，而是最先接收到早期触觉信号的神经元，它们对多种类型的触觉和不同程度的触觉有不同程度的反应。
　　这项研究8月9号在ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences上发表。
　　西北大学的米特拉哈特曼（MitraHartmann）是该研究的资深作者之一，他说：许多人过去认为，每个神经元都被精确地调整到触觉刺激的某些方面。
　　我们完全没有发现这一点。一些神经元对刺激的某些特征的反应比其他神经元更多，因此存在某种程度的调谐。但这些神经元对施加在胡须上的不同力和力矩的许多组合都有反应。
　　论文的第一作者尼古拉斯布什补充说：当我们比较所有记录在案的神经元时，我们发现它们对刺激的反应是相互重叠的，但并不完美。
　　这和画家的调色板很相似：我们希望能找到一些‘原色’，其中一个神经元可能是少数几种不同的类型之一。但我们发现‘调色板’已经混合在一起了。每个神经元与所有其他神经元略有不同，但它们共同覆盖了整个光谱。
　　哈特曼是西北大学麦考密克工程学院的生物医学和机械工程教授，她是机器人和生物系统中心的成员。布什曾是哈特曼实验室的博士生，现在是西雅图儿童研究所的博士后研究员。萨拉索拉（SaraSolla）是该研究的另一位资深作者，她是美国西北大学范伯格医学院（NorthwesternUniversityFeinberg）的生理学教授。
　　以前的研究过于局限、简化
　　只需刷一刷胡须，老鼠就能从它们的环境中提取出详细的信息，包括物体的距离、方向、形状和纹理。这种敏锐的能力使大鼠的感觉系统成为研究力学（移动须）和感觉输入（向大脑发送的触摸信号）之间关系的理想选择。但是，尽管使用触须系统来探索触觉的奥秘很受欢迎，但许多长期存在的问题依然存在。
　　虽然大脑的大区域致力于处理触觉信号，但第一次获得触觉信息的初级感觉神经元的数量相对较少，也不为人所了解。布什说：这是一个‘信息瓶颈’。我们想知道，尽管存在这一瓶颈，感知触觉的神经元如何能够获取和表示复杂的信息。
　　虽然先前的研究已经探讨了神经元如何对受刺激的触须产生反应，但这些研究无法真实地复制自然触觉。例如，在许多研究中，研究人员将麻醉大鼠的胡须剪短到大约1厘米长，然后精确地来回移动胡须，一次移动微米。
　　哈特曼说：这并不能充分体现胡须的灵活性。这不是老鼠在自然环境中的活动方式。它是一种精确的刺激，能给出精确的反应，但它过于局限和简化。
　　综合新技术
　　然而，在西北大学的研究中，研究人员保持了胡须的完整状态，并通过一系列的运动、方向、速度和力量，以及整个胡须的长度来手动刺激它。
　　研究人员使用植入的电极来测量接受触摸信号的神经元的电活动，他们量化了这些神经元对广泛的机械信号的反应，这更接近一只真正的大鼠在自然环境中的感受。最终，他们发现所有神经元尽管有些比其他神经元更多对所有不同类型的刺激都有反应。
　　布什说：这一发现表明，触觉可能具有非常复杂的触觉功能，因为在感官获取的第一阶段，在信息进入大脑更高的加工中心之前，它不会丢弃或过滤大量信息。相反，这些早期的感觉神经元传递着一种高保真但混乱或凌乱表象。大脑必须而且很明显有能力梳理这些混乱，并将其与所有其他可用来解释触觉的信息相协调。
　　接下来，哈特曼和她的团队计划将这一新发现与WHISKiT结合起来。WHISKiT是第一次对老鼠的晶须系统进行三维模拟，该系统是最近在她的实验室开发的。
　　哈特曼说：我们可以使用WHISKiT模型来模拟自然搅拌行为中会发生的机械信号，然后模拟第一阶段接触神经元群体对这些机械信号的反应。模拟场景将基于我们在这项最新研究中发现的结果。
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