沿着鼠标前肢骨骼的机械感受器可以充当地震仪来“倾听”振动。图片来源：UNIGE / Daniel Huber
手机震动的感觉很熟悉。对这些振动的感知源于专门的受体，这些受体将它们转换成发送到大脑的神经信号。但大脑如何编码他们的身体特征？为了解这一点，来自日内瓦大学（UNIGE）的神经科学家观察了前爪感知振动的小鼠大脑中发生了什么。他们发现躯体感觉皮层中的神经元以类似于声音反应性听觉皮层的方式被激活。发表在“ 自然 ”杂志上的这些结果表明，感觉手机振动或听到铃声最终是基于相同的大脑代码。
在一杯水中，很容易观察到附近发生的小运动产生的同心振荡运动。这些振荡是由通过地板，桌子，玻璃和所有其他固体表面传播的振动引起的。例如，这些振动也是人们用来检测接近火车的重要感官刺激，或者用于识别同事的步骤。
“我们生活的周围环绕着对我们如何看待这个世界非常重要的振动，”负责这项工作的UNIGE医学院基础神经科学系的Daniel Huber解释道。“所以我们想知道大脑是如何感知并代表他们的。”
频率和幅度的组合
使用双光子显微镜，Daniel Huber的团队可视化小鼠躯体感觉皮层中数百个神经元的活动，因为不同频率的振动传递给它的前爪。如在听觉皮层中，单个神经元被选择性地调谐，对某些频率强烈响应而对其他频率则较少。
“事实证明，这些神经元优先调整到频率和振幅的特定组合，并且这种组合对应于鼠标实际感知的内容。换句话说，鼠标无法区分高频振动和低振幅来自低频振动的振幅更大，“Huber博士团队的研究人员和该研究的第一作者Mario Prsa解释说。“这是在听觉系统中检测到的相同的心理声学效应，其中声音的感知音调随频率和响度而变化。” 因此，尽管通过空气传播的声音和通过固体物质传播的振动由不同的感觉通道处理，但它们在大脑中被感知和编码。
一切都通过Pacinian小体
在第二步中，研究人员试图通过对小鼠前肢中的Pacinian小体进行详细的组织学分析来确定所涉及的体感刺激的起源。已知Pacinian小体在哺乳动物中转导高频振动并且在灵长类指尖的真皮中密集表达。“令人惊讶的是，我们发现小鼠脑中的振动响应来自位于前臂骨骼上的Pacinian小体，而它们在爪子的皮肤中完全不存在，”UNIGE神经科学硕士课程的学生GéraldineCuenu解释说负责此详细分析。利用光遗传学，科学家证实了皮质反应与前肢机械感受器的特殊配置之间的联系。
可能是沿着前肢骨骼的振动敏感机械感受器的特定分布充当地震仪来“倾听”振动吗？许多生物体确实使用振动刺激来通过植物，树枝和其他固体基质进行交流。“我们的发现可能揭示了古代感觉通道的存在，这可能是听觉的进化前兆，”Mario Prsa总结道。这种有些残留但又高度敏感的模式也可以解释我们如何能够识别与即将发生的自然灾害有关的微妙线索，或者为什么即使在听不见的情况下建筑或交通也会造成滋扰。
更多信息：Mario Prsa等，前肢躯体感觉皮层中基底振动的特征选择性编码，Nature（2019）。DOI：10.1038 / s41586-019-1015-8
