大脑可以利用新发现的反馈回路实时放大或抑制感觉，这为感知和自闭症提供了新的见解。

我们的大脑不仅感知，它还决定感知的程度。研究人员发现了一个反馈回路，它能根据环境调整我们对触觉的敏感度。这种动态的大脑回路或许有助于解释与自闭症相关的感觉波动和特征。

大脑皮层通过错综复杂的神经连接网络处理传入的感觉输入。但大脑究竟是如何微调这些信号来塑造我们的感知的呢？日内瓦大学（UNIGE）的研究人员发现了一种机制，丘脑的特定投射会影响某些神经元的兴奋性。

他们的研究成果发表在《自然通讯》杂志上，揭示了丘脑和躯体感觉皮层这两个关键大脑区域之间一种此前未被认识的沟通方式。这一发现或许可以解释为什么同一种身体感觉在不同时间会有所不同，也能揭示某些心理健康状况的神经基础。

活体小鼠大脑皮层神经元表达绿色荧光蛋白，采用双光子显微镜成像。图片来源：© Ronan Chéreau

为什么同样的触感会有不同

触摸同一个物体，前一刻感觉清晰，后一刻却感觉模糊不清。这种感知的变化与大脑处理感官信息的方式息息相关。例如，在不看物体的情况下触摸物体，可能会帮助我们识别它，也可能识别不了，这取决于具体情况。

虽然科学家们仍未完全理解感知差异的原因，但他们怀疑诸如专注力、注意力或竞争性感官输入等因素可能起了作用。目前已知的是，当我们体验触觉时，来自皮肤的信号会传递到大脑中一个被称为体感皮层的区域，该区域专门负责解读这些触觉信息。

“这种改变可能在某些病症中发挥作用，例如自闭症谱系障碍。”

在到达皮层之前，这些信号会经过一个密集的神经元网络，其中包括一个被称为丘脑的中枢。丘脑通常被称为大脑的中继站，但它不仅仅是一个被动的管道。它还能接收来自皮层的信息，形成一个持续双向沟通的回路。尽管这个反馈回路的全部作用尚不明确，但科学家们现在正在探究它是否可能积极地塑造我们对周围世界的解读方式。

新的调节途径

为了探究这个问题，日内瓦大学的神经科学家研究了体感皮层锥体神经元顶部的一个区域，该区域富含树突——接收来自其他神经元的电信号的延伸。

“锥体神经元的形状相当奇特。它们的形状和功能都不对称。神经元顶部和底部的活动有所不同，”日内瓦大学医学院基础神经科学系（NEUFO）和突触精神健康神经科学研究中心的正教授、该研究的负责人安东尼·霍尔特马特（Anthony Holtmaat）解释道。

他的团队专注于研究小鼠锥体神经元顶部接收来自丘脑特定部位投射的通路。通过刺激小鼠的胡须（相当于人类的触觉），揭示了这些投射与锥体神经元树突之间的精确对话。

“值得注意的是，与已知的激活锥体神经元的常规丘脑投射不同，丘脑中提供反馈的部分会调节它们的活动，特别是使它们对刺激更加敏感，”NEUFO 高级研究员兼研究合著者罗南·谢罗（Ronan Chéreau）说。

谷氨酸的惊人新作用

研究团队运用尖端技术——成像、光遗传学、药理学，以及最重要的电生理学——记录了树突等微小结构的电活动。这些方法有助于阐明这种调节在突触层面的运作方式。通常情况下，神经递质谷氨酸充当激活信号。它通过触发下一个神经元的电反应，帮助神经元传递感觉信息。

在这项新发现的机制中，丘脑投射释放的谷氨酸会与位于皮质锥体神经元特定区域的另一个受体结合。这种相互作用并非直接刺激神经元，而是改变了神经元的反应状态，有效地为未来的感觉输入做好准备。神经元随后变得更容易被激活，仿佛它被训练得能够更好地响应未来的感觉刺激。

“这是一种此前未知的调节途径。通常情况下，锥体神经元的调节是由兴奋性神经元和抑制性神经元之间的平衡来保证的，而不是通过这种机制，”罗南·谢罗解释道。

对感知和障碍的影响

通过证明体感皮层和丘脑之间的特定反馈回路可以调节皮层神经元的兴奋性，该研究表明丘脑通路不仅仅是传递感觉信号，还可以作为皮层活动的选择性放大器。

“换句话说，我们对触觉的感知不仅受到传入的感觉数据的影响，还受到丘脑皮质网络内动态相互作用的影响，”安东尼·霍尔特马特补充道。

这种机制或许有助于理解在睡眠或清醒状态下感知阈值变化时观察到的感知灵活性。这种机制的改变也可能对某些病症产生影响，例如自闭症谱系障碍。

参考文献：Federico Brandalise、Ronan Chéreau、I-Wen Chen、David van Oorschot、Claudia Morin Raig、Tanika Bawa、Nandkishor Mule、Stéphane Pagès、Foivos Markopoulos 和 Anthony Holtmaat 的“丘脑皮质反馈选择性控制锥体神经元兴奋性”，2025 年 6 月 31 日，Nature Communications。DOI：
10.1038/s41467-025-60835-w

文章来源：日内瓦大学

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