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图 前额叶皮层神经元集群痛痒觉分类表征和差异调控的神经机制模式图
在国家自然科学基金项目（批准号：32192410、32192414）等资助下，上海科技大学胡霁研究员团队和上海交通大学刘明刚研究员团队、徐天乐教授团队合作，在疼痛和瘙痒的分类表征和差异调控方面取得进展。研究成果以“前额叶皮层异质性神经元集群对痛痒觉信息的表征与调控（Representation and control of pain and itch by distinct prefrontal neural ensembles）”为题，于2023年5月23日在线发表于《神经元》（Neuron）杂志。论文链接：https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(23)00342-2。
疼痛和瘙痒作为一般躯体感觉的重要组成部分，在很多方面都存在相似性，但在本质上却是两种不同的感觉，在脑内引起的感知不一样，触发的行为学反应也截然不同。然而，我们对疼痛和瘙痒在大脑皮层区别编码和处理进而导致不同的感觉体验和行为输出的神经机理仍知之甚少。为揭示痛觉和痒觉在高位皮层的分离表征机制，胡霁研究团队首先利用单细胞精度的活体显微钙成像技术，在内侧前额叶皮层亚区前边缘皮层（prelimbic cortex；PL）探究了疼痛和瘙痒刺激引发的皮层兴奋性神经元响应的不同规律。研究证实两种刺激激活的PL神经元集群虽然在解剖位置上混杂在一起，但在反应特性上却可以明显区分开，这说明痛觉和痒觉分别由两群不同的皮层神经元表征和处理。该团队进一步采用活性细胞群的靶向标记和化学遗传学/光遗传学操控技术，阐明了疼痛或瘙痒特异性标记的神经元集群对小鼠痛、痒觉相关感觉和情绪行为的双向调控作用，揭示痒觉兴奋的神经元集群可以正向调节瘙痒引发的抓挠和负性情绪，而痛觉激活的皮层神经元集群则对疼痛的感觉和情绪发挥负向的调控作用。并且，神经环路示踪实验证实，这两类神经元集群的全脑输入和输出神经投射脑区存在显著差异，PL至基底外侧杏仁核投射可正向调节瘙痒相关的感觉和情绪行为，而PL至背内侧丘脑投射则可以负向调节疼痛行为（图）。
该项研究揭示了PL不同的神经元集群对痛觉和痒觉的分离表征，解析了痛觉与痒觉激活皮层神经元的异质性。该项研究成果为最终分类阐明痛觉和痒觉不同感受体验的神经机制提供了新理论，也为进一步探索疼痛或瘙痒相关疾病的新型干预措施提供了新思路。