發(fā)布時間：2025-11-19
近日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Nature Reviews Neuroscience》發(fā)表了中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心孫衍剛研究員題為《癢覺的中樞神經(jīng)環(huán)路》的綜述文章。該文章從神經(jīng)環(huán)路層面，系統(tǒng)性總結(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)在癢覺信息處理及調(diào)控中的作用，為該領(lǐng)域未來的基礎(chǔ)研究提供了基本框架。
癢覺是一種進化上保守的防御性軀體感覺，通過激發(fā)搔抓行為移除體表有害物質(zhì)，對機體生存至關(guān)重要。然而，當(dāng)其轉(zhuǎn)變?yōu)槁责W時，則構(gòu)成重大的臨床挑戰(zhàn)。慢性瘙癢廣泛存在于特應(yīng)性皮炎、肝病、腎病衰竭等多種疾病中，并常伴隨嚴(yán)重的焦慮等負性情緒，極大地影響患者的生活質(zhì)量。近年來的研究已在分子層面揭示了癢覺的外周轉(zhuǎn)導(dǎo)機制——例如，在初級感覺神經(jīng)元中，組胺、5-羥色胺等化學(xué)性癢覺刺激通過H1R、5-HT2Rs等G蛋白偶聯(lián)受體及下游TRP離子通道介導(dǎo)；而機械性癢覺則主要由PIEZO1通道轉(zhuǎn)導(dǎo)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)如何接收、整合并詮釋這些經(jīng)初級神經(jīng)元編碼的癢覺信號，進而形成定位清晰的癢覺感知、驅(qū)動搔抓行為，其完整的神經(jīng)環(huán)路仍是亟待深入解析的核心問題之一。孫衍剛研究員的綜述正是旨在系統(tǒng)性地回答這一核心問題。
綜述系統(tǒng)性地構(gòu)建了從脊髓到大腦的癢覺信號處理層級模型：
1.脊髓層面的癢覺信息處理與門控：脊髓背角存在處理化學(xué)性癢與機械性癢的微環(huán)路。脊髓背角中，表達胃泌素釋放肽受體的神經(jīng)元是化學(xué)性癢信號處理的關(guān)鍵節(jié)點；而表達UCN3、神經(jīng)肽Y1受體等的興奮性中間神經(jīng)元群體則特異性介導(dǎo)機械性癢。這些通路的活動受到多種抑制性神經(jīng)元（如表達神經(jīng)肽Y、甘丙肽或強啡肽的GABA能神經(jīng)元）的精密門控，其功能失調(diào)是導(dǎo)致自發(fā)癢和癢覺超敏的重要機制。
2.癢覺信息向大腦傳遞的神經(jīng)通路：綜述系統(tǒng)闡釋了癢覺信息由脊髓向大腦傳遞的兩條主要上行通路。脊髓-丘腦束通路介導(dǎo)脊髓到丘腦的癢覺信息傳遞；脊髓-丘腦束通路的脊髓投射神經(jīng)元多為多模態(tài)，可同時對癢覺與傷害性刺激產(chǎn)生反應(yīng)，提示其可能采用群體編碼模式來編碼信息。與之并行的脊髓-臂旁核通路在癢覺信息上傳中也發(fā)揮重要作用。研究證實，脊髓-臂旁核通路不僅負責(zé)傳遞化學(xué)性癢信號，也傳遞機械性癢信息（由共表達Calcrl與Lbx1的投射神經(jīng)元介導(dǎo)）。在臂旁核內(nèi)，化學(xué)性與機械性癢信息由不同的神經(jīng)元亞群進行處理。因此，不同類型癢覺信息在上行通路中也相互獨立。
3.癢覺感知的腦內(nèi)神經(jīng)環(huán)路：文章進一步闡明了大腦對癢覺信息的分布式處理機制。在感覺層面，初級體感皮層（S1）通過群體編碼模式來表征癢覺，其反應(yīng)強度和激活群體大小共同編碼癢覺強度。更為關(guān)鍵的是，S1中小部分錐體神經(jīng)元在癢覺感知閾值附近表現(xiàn)出“點燃”樣的全或無反應(yīng)模式。在情感與動機層面，前島葉皮層等腦區(qū)是癢覺相關(guān)負性情感狀態(tài)（如厭惡）環(huán)路的核心腦區(qū)。此外，搔癢行為所誘發(fā)的正性情感狀態(tài)（愉悅感）則涉及中腦腹側(cè)被蓋區(qū)向伏隔核的多巴胺能投射。
4.下行調(diào)控通路：綜述系統(tǒng)總結(jié)了大腦對脊髓水平癢覺信息處理的下行調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。這包括源于延髓頭端腹內(nèi)側(cè)區(qū)的5-羥色胺能系統(tǒng)、下丘腦A11區(qū)的多巴胺能系統(tǒng)以及藍斑的去甲腎上腺素能系統(tǒng)等神經(jīng)調(diào)質(zhì)通路的復(fù)雜調(diào)控。此外，初級體感皮層、前扣帶皮層等通過直接或者間接通路對脊髓環(huán)路進行自上而下的調(diào)控，體現(xiàn)了大腦對感覺信息的主動調(diào)節(jié)能力。
在展望未來研究時，孫衍剛研究員強調(diào)了癢覺領(lǐng)域里幾個亟待解決的核心問題：
首先，癢覺動機產(chǎn)生的神經(jīng)機制尚不明確。盡管多巴胺系統(tǒng)被證實與搔抓欲望相關(guān)，但大腦如何將癢覺引發(fā)的負性情緒狀態(tài)轉(zhuǎn)化為搔抓動機的神經(jīng)環(huán)路機制仍不清楚。一個關(guān)鍵科學(xué)問題是：為何同樣產(chǎn)生負性情緒，癢覺能引發(fā)搔抓動機而痛覺卻不能？此外，癢覺信息沿上行通路傳遞至大腦后產(chǎn)生負性情緒的神經(jīng)基礎(chǔ)，以及癢覺信息處理中負性與正性情緒狀態(tài)相互作用的環(huán)路機制如何，這些都是破解“癢-搔抓”惡性循環(huán)的關(guān)鍵。
其次，癢覺信息處理神經(jīng)環(huán)路的全景圖尚需進一步解析。需要運用轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和聯(lián)接組學(xué)等技術(shù)，深入解析脊髓和大腦中處理癢覺信息的關(guān)鍵神經(jīng)元類型及其調(diào)控機制。同時，非神經(jīng)元細胞（如星形膠質(zhì)細胞）在慢性癢中的作用，以及不同感覺模態(tài)間相互作用的神經(jīng)基礎(chǔ)也亟待探索。
再者，皮膚免疫系統(tǒng)在癢覺感知中扮演重要角色。中樞神經(jīng)系統(tǒng)如何通過交感神經(jīng)調(diào)控皮膚免疫系統(tǒng)，從而影響癢覺感知的機制尚需深入研究，這對理解慢性瘙癢尤為重要。
最后，癢覺研究動物模型的優(yōu)化至關(guān)重要。需要在完善小鼠慢性癢模型的基礎(chǔ)上，發(fā)展非人靈長類模型，并加強利用人類樣本的研究。借助類器官等新興技術(shù)，推動癢覺研究從嚙齒類向靈長類跨越，這將為闡明慢性瘙癢病理機制和開發(fā)治療策略提供關(guān)鍵突破口。
該項工作獲得國家自然科學(xué)基金委員會、科技創(chuàng)新2030—“腦科學(xué)與類腦研究”重大項目及新基石科學(xué)基金會的支持。
????論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41583-025-00981-8
關(guān)于孫衍剛研究員：
孫衍剛，中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心高級研究員，長期致力于感覺信息處理的神經(jīng)環(huán)路機制研究，其團隊在瘙癢的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)方面取得了系列具有國際影響力的原創(chuàng)成果。
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