新绘制的神经回路揭示了皮肤感知低温并将信息传递至大脑的机制，该回路在脊髓中发现一个意料之外的信号放大器，为理解冷相关疼痛提供了新见解。
据信，这一首次发现的成果揭示了低温拥有专属的神经通路，表明进化过程为高温和低温创建了不同的神经回路。该研究的通讯作者段波（Bo Duan）表示："这为保障精确的温度感知及对环境变化产生恰当行为反应提供了精妙的解决方案。"
"皮肤是人体最大的器官。它能帮助我们感知环境并区分不同刺激，"密歇根大学分子、细胞与发育生物学副教授段波解释道。"关于其运作机制仍存在许多有趣问题，但我们现在掌握了其感知低温的一条通路。这是首个温度感觉神经回路，其中从皮肤到大脑的完整通路已被明确解析。"
段波指出，这项工作深化了我们对基础生物学的理解，使我们更接近解释人类如何进化出栖息于安全温度并规避危险极端温度的机制。同时它还具有医学应用潜力，未来可助力改善人类生活质量。
段波举例说明："超过70%接受过化疗的患者会经历由低温引发的疼痛。"新研究发现，负责感知无害性低温的神经回路并不介导这类冷痛。但在理解正常条件下低温感知回路如何运作的基础上，研究人员现在更有机会发现疾病或损伤状态下的异常机制。这也可能帮助开发靶向疗法，在恢复健康感觉的同时不损害正常的温度感知能力。
本研究由美国国立卫生研究院资助，并与密歇根大学生命科学研究所的许献忠（Shawn Xu）教授及其团队合作完成。
低温信号放大器新发现
在发表于《自然·通讯》期刊的研究中，段波团队运用先进成像技术与电生理学方法，观测了小鼠如何将低温感觉从皮肤传递至大脑。
这是该团队既往应用于其他感觉研究的方法。在博士后研究员李汉奎（Hankyu Lee）与博士研究生谢家俊（Chia Chun Hor）、洛林·霍维茨（Lorraine Horwitz）的带领下，团队本次将焦点转向温度感知。
"这些技术此前已帮助我们识别了化学性瘙痒和机械性瘙痒的神经通路，"段波表示，"通过团队协作，我们发现了这条极其有趣且高度专一的低温感觉通路。"
低温信号始于皮肤——这里分布着能检测约15至25摄氏度（相当于59至77华氏度）特定温度范围的分子传感器。当这些传感器启动时，会兴奋初级感觉神经元，将低温信号传递至脊髓。研究团队在此处发现，信号被特化的中间神经元放大，继而激活连接大脑的投射神经元。
研究人员此前已知悉皮肤的分子温度计功能（该发现曾助力加州学者斩获2021年诺贝尔生理学或医学奖），但脊髓中的信号放大器却是未知的关键元件。团队发现，当放大器失活时，低温信号会湮没在神经噪声中。
段波指出，虽然研究在小鼠中进行，但通过基因测序证实该回路每个组件在人体内均存在对应结构。因此当我们在炎炎夏日步入空调房感受到清凉时，很可能要归功于同样的神经通路。
接下来，团队计划解析介导急性冷痛的神经通路。
"我认为痛觉机制将更为复杂，"段波表示，"当处于危险情境时，可能有多种通路参与其中。"
他的团队还关注大脑如何处理这些不同的皮肤信号，以及人类如何进化出不仅能区分信号、还能关联情绪反应以实现自我保护的能力。事实上，正是这类问题最初激发了段波的研究热情——在密歇根州工作的经历让他持续感受着这种探索动力。
"夏日里，我喜欢沿着密歇根湖散步，让和煦的微风轻拂面庞。那种凉爽舒适的感觉令人沉醉，"段波说道，"但这里的冬天对我来说实在糟糕。"