發布時間：2025-11-19
近日，國際權威學術期刊《Nature Reviews Neuroscience》發表了中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心孫衍剛研究員題為《癢覺的中樞神經環路》的綜述文章。該文章從神經環路層面，系統性總結中樞神經系統在癢覺信息處理及調控中的作用，為該領域未來的基礎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，通過激發搔抓行為移除體表有害物質，對機體生存至關重要。然而，當其轉變為慢性瘙癢時，則構成重大的臨床挑戰。慢性瘙癢廣泛存在于特應性皮炎、肝病、腎病衰竭等多種疾病中，并常伴隨嚴重的焦慮等負性情緒，極大地影響患者的生活質量。近年來的研究已在分子層面揭示了癢覺的外周轉導機制——例如，在初級感覺神經元中，組胺、5-羥色胺等化學性癢覺刺激通過H1R、5-HT2Rs等G蛋白偶聯受體及下游TRP離子通道介導；而機械性癢覺則主要由PIEZO1通道轉導。中樞神經系統如何接收、整合并詮釋這些經初級神經元編碼的癢覺信號，進而形成定位清晰的癢覺感知、驅動搔抓行為，其完整的神經環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性地回答這一核心問題。
綜述系統性地構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性癢與機械性癢的微環路。脊髓背角中，表達胃泌素釋放肽受體的神經元是化學性癢信號處理的關鍵節點；而表達UCN3、神經肽Y1受體等的興奮性中間神經元群體則特異性介導機械性癢。這些通路的活動受到多種抑制性神經元（如表達神經肽Y、甘丙肽或強啡肽的GABA能神經元）的精密門控，其功能失調是導致自發癢和癢覺超敏的重要機制。
2.癢覺信息向大腦傳遞的神經通路：綜述系統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元多為多模態，可同時對癢覺與傷害性刺激產生反應，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揮重要作用。研究證實，脊髓-臂旁核通路不僅負責傳遞化學性癢信號，也傳遞機械性癢信息（由共表達Calcrl與Lbx1的投射神經元介導）。在臂旁核內，化學性與機械性癢信息由不同的神經元亞群進行處理。因此，不同類型癢覺信息在上行通路中也相互獨立。
3.癢覺感知的腦內神經環路：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，其反應強度和激活群體大小共同編碼癢覺強度。更為關鍵的是，S1中小部分錐體神經元在癢覺感知閾值附近表現出“點燃”樣的全或無反應模式。在情感與動機層面，前島葉皮層等腦區是癢覺相關負性情感狀態（如厭惡）環路的核心腦區。此外，搔癢行為所誘發的正性情感狀態（愉悅感）則涉及中腦腹側被蓋區向伏隔核的多巴胺能投射。
4.下行調控通路：綜述系統總結了大腦對脊髓水平癢覺信息處理的下行調控網絡。這包括源于延髓頭端腹內側區的5-羥色胺能系統、下丘腦A11區的多巴胺能系統以及藍斑的去甲腎上腺素能系統等神經調質通路的復雜調控。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路進行自上而下的調控，體現了大腦對感覺信息的主動調節能力。
在展望未來研究時，孫衍剛研究員強調了癢覺領域里幾個亟待解決的核心問題：
首先，癢覺動機產生的神經機制尚不明確。盡管多巴胺系統被證實與搔抓欲望相關，但大腦如何將癢覺引發的負性情緒狀態轉化為搔抓動機的神經環路機制仍不清楚。一個關鍵科學問題是：為何同樣產生負性情緒，癢覺能引發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生負性情緒的神經基礎，以及癢覺信息處理中負性與正性情緒狀態相互作用的環路機制如何，這些都是破解“癢-搔抓”惡性循環的關鍵。
其次，癢覺信息處理神經環路的全景圖尚需進一步解析。需要運用轉錄組學、蛋白質組學和聯接組學等技術，深入解析脊髓和大腦中處理癢覺信息的關鍵神經元類型及其調控機制。同時，非神經元細胞（如星形膠質細胞）在慢性癢中的作用，以及不同感覺模態間相互作用的神經基礎也亟待探索。
再者，皮膚免疫系統在癢覺感知中扮演重要角色。中樞神經系統如何通過交感神經調控皮膚免疫系統，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化至關重要。需要在完善小鼠慢性癢模型的基礎上，發展非人靈長類模型，并加強利用人類樣本的研究。借助類器官等新興技術，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治療策略提供關鍵突破口。
該項工作獲得國家自然科學基金委員會、科技創新2030—“腦科學與類腦研究”重大項目及新基石科學基金會的支持。
????論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41583-025-00981-8
關于孫衍剛研究員：
孫衍剛，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心高級研究員，長期致力于感覺信息處理的神經環路機制研究，其團隊在瘙癢的神經生物學基礎方面取得了系列具有國際影響力的原創成果。
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