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狗狗们为什么会做这个动作?

原理  · 公众号  · 科学  · 2024-11-27 21:25

主要观点总结

本文探讨了动物,包括狗在内的许多毛茸茸哺乳动物甩动身体的本能行为背后的神经机制。研究发现,这种动作是由一种名为C-LTMR的超敏感感受器引发的,该感受器能够感知毛发周围的轻微摆动和皮肤细微凹陷。研究团队通过基因改造和实验追踪,确定了C-LTMR与甩动行为的关联,并揭示了相关神经通路的角色。虽然触觉信息的处理机制仍然是一个复杂的领域,但这一研究对于理解触觉系统的重要进步。

关键观点总结

关键观点1: 动物甩动身体的本能行为普遍存在于多种哺乳动物中,有助于清除水分、昆虫或其他难以触及的刺激物。

文中介绍了许多毛茸茸的哺乳动物如狗、猫、松鼠等通过甩动行为来清除身上的水分或刺激物。

关键观点2: C-LTMR感受器在触发甩动行为中的作用被揭示。

研究发现,C-LTMR是一种超敏感的感受器,能够感知毛发周围的轻微摆动和皮肤细微凹陷,是触发甩动行为的关键因素。

关键观点3: 研究团队通过基因改造和实验追踪确定了C-LTMR与甩动行为的神经机制联系。

文中描述了研究团队如何通过一系列实验,包括用葵花籽油模拟异物刺激、基因改造小鼠、追踪神经通路等,来确定C-LTMR与甩动行为的联系。

关键观点4: 研究指出了触觉信息处理机制的复杂性,并强调了这一研究的成就和未来的挑战。

尽管已经追踪到了触觉信号在脑中的特定位置,但许多问题仍然存在,未来的研究将致力于解决这些悬而未决的问题。


正文




当狗狗被弄湿时,我们常常会看到它们会通过 甩动自己的身体,将水甩掉


(视频/news.harvard.edu)


事实上,这种本能的反射性动作并不仅限于狗,许多毛茸茸的哺乳动物——如老鼠、猫、松鼠、狮子、老虎和熊——也有类似甩动行为。这种动作能帮助它们清除水分、昆虫或其他难以触及的刺激物。尽管这一行为十分普遍,但过去科学家一直没有搞清楚这个行为背后的神经机制。


在一项于近期发表在《科学》杂志的研究中,一个研究团队通过采用一系列技术,在小鼠身上追踪了这种行为背后的感觉信号。他们发现,这种行为可以通过激活一类被称为 C-LTMR (C-纤维低阈值机械性感受器) 的感觉神经元而引发。



一种超灵敏的感受器


皮肤中包含了大约20种不同类型的 感受器 ,负责感知热、冷、痒和触碰等刺激。其中,有大约12种感受器可以检测不同类型的触摸感受,例如快速的刺痛、稳定的压力,以及柔和的抚摸。


C-LTMR是一种极其敏感的感受器 ,分布在毛囊周围,能够感知毛发的轻微摆动或毛发根部皮肤的细微凹陷 。在人体中,这些感受器与愉悦的触觉体验有关,比如温暖的拥抱或轻柔的抚摸。但在小鼠等动物中,C-LTMR的主要作用是保护皮肤,提醒动物注意水、污垢或寄生虫等异物。


在新的实验中,研究人员用葵花籽油模拟异物刺激,将几滴油滴在小鼠的颈背部,观察它们的反应。结果显示,几乎所有小鼠都在十秒内甩掉了这些油滴。


随后,研究团队对部分小鼠进行基因改造,移除了大部分C-LTMR。结果表明,经过了基因改造后的小鼠在类似条件下,甩动的动作减少了50%。


之后,研究人员进一步探索了C-LTMR发出的信号如何穿过神经系统来协调这种甩动行为。他们追踪了 脊髓 中的一组神经元的通路, 与脑中被称为 臂旁核 的区域 会参与疼痛、温度和触觉处理 相连。


接下来,研究人员利用光遗传技术刺激或抑制这些脊髓神经元的活动。结果表明,与对照组小鼠相比,这些小鼠的甩动行为减少了58%。当研究人员抑制臂旁核的活动时,也观察到了相似的结果。 但是,这些小鼠的其他行为,比如抓挠、梳理、移动仍然可以正常进行。这表明,这一神经回路是这种甩动行为所独有的。



成就与未知


研究人员指出,科学家们已经对视觉和听觉信息处理的神经回路有了深入了解,但触觉信息的处理机制仍是个谜。这主要是因为记录和研究脊髓中的神经活动极具挑战性。


触觉系统复杂而多样,能够区分诸如水滴滑落、昆虫爬行或亲人温柔触碰等不同情景。能够将特定的触觉感受器 (如C-LTMR) 与一种常见且易于观察的行为 (甩动动作) 直接联系起来, 是一项了不起的成就


不过,他们也指出,尽管现在已经追踪到了触觉信号在脑中的特定位置,但许多问题仍然存在。 例如,这项研究揭示的通路是否可以解释所有类似的甩动行为? 未来的研究将致力于解决这些悬而未决的问题。


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