该大脑回路可能解释感觉波动现象与自闭症

同一感觉刺激有时能被清晰感知，有时却显得模糊。这一现象可以通过大脑整合刺激的方式得到解释。例如，触摸视野外的物体可能足以识别它……也可能无法识别。这些感知差异目前仍知之甚少，但可能取决于注意力或其他干扰性刺激的存在等因素。神经科学家们确定的是，当我们触摸某物时，来自皮肤感受器的感觉信号由一个称为躯体感觉皮层的专门区域进行解读。

在信号抵达该区域前，会穿过一个复杂的神经元网络，其中包括大脑中一个名为丘脑的关键结构，它充当着中继站的角色。然而，这个过程并非单向。丘脑的很大一部分也接收来自皮层的反馈，形成了一个相互沟通的回路。但这个反馈回路的确切作用和运作机制仍不清楚。它是否在我们感知感觉信息的过程中扮演着积极角色？

一条新的调节通路

为探索这个问题，日内瓦大学（UNIGE）的神经科学家研究了躯体感觉皮层锥体神经元顶端的一个区域，该区域富含树突——这些延伸结构接收来自其他神经元的电信号。“锥体神经元的形状相当奇特。它们在形态和功能上都是不对称的。神经元顶端发生的情况与底部不同，”该研究的负责人、日内瓦大学医学院基础神经科学系（NEUFO）和心理健康神经科学研究中心Synapsy的教授Anthony Holtmaat解释道。

他的团队聚焦于一条通路，在该通路中，小鼠锥体神经元顶端接收来自丘脑特定部分的投射。通过刺激动物的胡须（相当于人类的触觉），揭示了这些投射与锥体神经元树突之间的精确对话。“显著不同于已知会激活锥体神经元的常规丘脑投射的是，提供反馈的丘脑部分调节了它们的活动，特别是使它们对刺激更加敏感，”NEUFO高级研究员、该研究的合著者Ronan Chéreau说。

一个意想不到的受体

研究团队利用尖端技术——成像、光遗传学、药理学，尤其是电生理学——得以记录微小结构（如树突）的电活动。这些方法帮助阐明了这种调节在突触层面是如何运作的。通常，神经递质谷氨酸起激活信号的作用。它通过触发下一个神经元的电反应来帮助神经元传递感觉信息。

在这个新发现的机制中，从丘脑投射释放的谷氨酸与位于皮层锥体神经元特定区域的替代受体结合。这种相互作用并非直接兴奋神经元，而是改变了其响应状态，有效地为其准备好接收未来的感觉输入。神经元随后变得更容易被激活，仿佛被调整以更好地响应未来的感觉刺激。

“这是一条先前未知的调节通路。通常，锥体神经元的调节是由兴奋性和抑制性神经元之间的平衡来保证的，而不是通过此类机制，” Ronan Chéreau解释道。

对感知与疾病的启示

该研究通过证明躯体感觉皮层和丘脑之间的特定反馈回路可以调节皮层神经元的兴奋性，表明丘脑通路不仅传递感觉信号，还充当皮层活动的选择性放大器。“换句话说，我们的触觉感知不仅由传入的感觉数据塑造，还受到丘脑-皮层网络内部动态相互作用的影响，” Anthony Holtmaat补充道。这种机制也有助于理解在睡眠或觉醒状态中观察到的感知灵活性（此时感觉阈值会变化）。其改变也可能在某些病理状态中起作用，例如自闭症谱系障碍。