院士伉儷Nature揭示神經學重要秘密
日期：2012-12-10 09:48:12
用一根睫毛溫柔地撫摸新生果蠅幼蟲柔軟的身體，它會改變運動來對這種“呵癢”做出反應。通過觀察這一現象，來自加州大學舊金山分校的科學家揭示了溫柔觸覺的分子基礎，相關論文發表在《自然》（Nature）雜志上。作為我們最基本的感覺之一，當前科學家們對于溫柔觸覺卻知之甚少。
領導這一研究的是著名的詹裕農(Yuh-Nung Jan) 葉公杼(Lily Yeh Jan)夫妻，他們的主要研究方向是離子通道和神經發育等方面，不僅他們的工作得到了許多人的肯定，并且從他們實驗室中也走出了多位華人科學家，其中包括獲得Science雜志“青年科學家獎”的時松海，哥倫比亞大學楊建，麻省理工學院的沈華智和北京大學饒毅等等。
在發育早期我們就能夠感知到溫柔觸覺，它時時存在于我們的生活之中，從我們作為新生兒時母親給予我們的最早的愛撫，到隨著生命的流逝我們正在衰退的刺痛感。然而直到現在，科學家們都還不清楚人類和其他的生物是如何感受到這樣的感覺的。
在這篇新論文中，加州大學舊金山分校的研究團隊確定了負責向果蠅幼蟲大腦傳達溫柔觸覺的神經細胞亞群——第III類神經元。他們還揭示了一種特殊的蛋白質NOMPC，其大量存在于神經的尖末梢，似乎對果蠅感知溫柔觸覺至關重要。
研究小組發現沒有這一關鍵的分子，果蠅對于任何的睫毛撫摸都不敏感。且如果將NOMPC導入到無法感知溫柔觸覺的神經元中，這些神經元將獲得這種能力。
“NOMPC足以讓果蠅對溫柔觸覺敏感，”加州大學舊金山分校生理學、生物化學和生物物理學教授、霍華德休斯醫學研究所研究員詹裕農博士說。
溫柔觸覺是人類體驗世界，獲得愉悅和舒適感的一種基本感覺，該研究闡明了這一知之甚少的神經感覺的基本機制。
詹裕農說雖然新研究揭示了許多，但仍有許多尚待解答的問題，包括NOMPC檢測機械力的確切機制，以及確定在人類中賦予溫柔觸覺敏感的相似分子。
這項工作是基礎腦研究的一個極好的例子，為解答這樣的問題鋪平了道路。
為什么觸覺仍然如此的神秘？
盡管溫柔觸覺是我們體驗世界最基本的感覺，一直以來我們對它卻了解的最少，因為，不同于視覺或味覺，科學家們還不知道調節它的分子。
科學家們普遍認為，像其他的感覺一樣，觸覺是由從脊柱伸出到全身神經末梢的外周神經纖維所支配。當受到觸摸時，這些神經末梢中的特異分子檢測到周圍皮膚的機械運動，神經末梢做出反應開放并允許離子進入。神經細胞記錄下這一反應，如果過強，它就會激發，將溫柔觸覺的信號傳遞到大腦。
這一圖像中缺失的一部分就是這一過程的細節。新發現是一個里程碑，它確定了確切的神經，揭示了NOMPC通道的特性，證實了NOMPC是有關的重要作用分子之一——至少在果蠅中。
詹裕農和同事們是通過一種不同尋常的途徑來獲得這一發現的。他們著眼于發育果蠅基本生理學，檢測了幼蟲中第III類神經元的發育機制。他們注意到當這些細胞在昆蟲中發育時，它們的神經末梢總是會分支成長而尖的“樹突”。
為了了解這些神經元的功能，他們仔細檢測了它們，發現NOMPC蛋白大量存在于尖末端。他們隨后檢測了一種遺傳工程操作具有無功能形式NOMPC的果蠅，證實它對于溫柔觸覺不敏感。他們還證實將NOMPC蛋白拷貝導入到通常對溫柔觸覺無反應的神經元中，可以能夠誘導神經元獲得觸覺敏感性。
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