桶状皮层的刺激如何影响小鼠和大鼠对触觉刺激的反应?

动物需要快速感知它们与亲属及捕食者之间的距离。这有助于它们采取一种心理姿态来靠近或逃离。小鼠和大鼠桶状皮层的神经元对光并没有反应,但绝大多数神经元对声音是有反应的。这项研究对于了解同样的系统如何对人类有利将是非常有趣的。

我们的眼睛、耳朵和皮肤分别负责着不同的感觉,而在大脑中,这些感觉又分属于不同的区域,即视觉皮层、听觉皮层和躯体感觉皮层。不过,这些不同的皮层之间明显存在着解剖学上的联系,比如一种感觉引起的大脑相应区域的激活,能够影响大脑另一感觉区域的激活,日前,日本奈良先端科学技术大学(NAIST)副教授Shoji Komai实验室进行的新研究为这一领域的研究提供了新的解释。这项发表在《公共科学图书馆?综合》杂志上的研究探索了桶状皮层(barrel cortex)的刺激是如何影响小鼠和大鼠对触觉刺激的反应的。

桶状皮层是动物中被研究得最多的初级躯体感觉系统之一,也是我们大脑中对触摸、疼痛和温度敏感的系统。虽然还不知道研究可将感觉映射到胡须上的桶状皮层是否与人类息息相关,但研究结果表明,啮齿类动物的胡须所表现出的纹理识别,与我们用指尖进行的指纹识别非常相似。因此,Komai认为桶状皮层是一个可以观察声音如何影响触觉感知的很好的模型。“我们认为,人们的感官是不同的,但有很多研究表明,通过视听互动或听觉与触觉间的互动,会引起多重感官反应。”Komai解释道。

Komai的研究小组通过对单个神经元进行膜片钳实验发现,小鼠和大鼠桶状皮层的神经元对光并没有反应,但绝大多数神经元对声音是有反应的。这些声音引起的神经元电反应可以被归类为有规律的尖峰或快速尖峰。此外,桶状皮层似乎是独立处理触觉和听觉刺激的。

Komai说:“这些反应表明,在桶状皮层中,触觉和听觉信息是并行处理的。” 进一步的分析还表明,这些反应的电生理特性不同,声音会导致突触后电位延长,潜伏期延长,几乎能够让动物感知到触觉。这就像人们在听到巨大的隆隆声时会发抖一样。根据Komai的说法,这种反应对小鼠和大鼠这样的夜行动物来说是一种进化优势。他说:“在夜间环境中,声音可以起到警报作用,用以发现猎物或捕食者。听觉和触觉的结合可能产生有效的反应。了解同样的系统如何对人类将是非常有趣的。”

编译:小罗

审稿:三水

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