为什么狗狗淋湿了会把水抖动下来？Science｜哈佛科学家揭开毛发哺乳动物抖水反应的神经秘密

当我们带着狗狗在细雨中散步或夏日游泳时，它们经常在毛发打湿后抖动身体，甩掉多余的水分。这种让人浑身湿透的“湿狗抖动（wet dog shake）”现象一直让致力于研究触觉的科学家们感到好奇。如今，哈佛医学院神经生物学系主任David Ginty教授及其团队发表了一项新的研究，揭示了这一行为背后的神经机制。

相关研究结果发表在2024年11月8日的Science期刊上，论文标题为“C-LTMRs evoke wet dog shakes via the spinoparabrachial pathway”。

Ginty教授和他的同事们利用前沿技术追踪了从皮肤上的受体传到大脑中一个叫做“旁臂核（parabrachial nucleus）”的感觉信号。这项研究表明，通过激活一类称为C-LTMRs（C 纤维低阈机械感受受体）的感觉神经元，可以诱发抖动行为。相反，当这些C-LTMRs和旁臂核被抑制时，机械刺激引起的湿狗抖动次数会减少。虽然人类不会像狗狗那样抖水，但这种反射性动作在长有毛发的哺乳动物中普遍存在，作为对即将接触皮肤的昆虫、灰尘、水等物质的一种预警系统。

想象一下，当你感觉一只虫子落在手臂上时，你可能会不假思索地抽动手臂或用另一只手弹走它。这就是类似的现象，只不过对于灰熊、猫狗以及实验室的小鼠来说，这是与生俱来的本能，既是一种反射，又可以在必要时被控制。

在实验中，Ginty的团队使用涂抹在小鼠背部上部的葵花籽油滴来触发经过基因工程改造的小鼠作出反应。这些小鼠的特定神经元可以用光来刺激或阻断。Ginty说，“在过去15到20年里，我们开发了许多遗传工具，使我们能够单独研究每一种与皮肤相关的感觉神经元，这为我们提供了强大的研究手段。”

皮肤大约有20种不同类型的感觉受体，包括检测热、冷、痒和触摸的受体。其中约有12种能感知不同类型的触摸，从快速的刺痛到振动、稳定的压力再到轻柔的抚摸。引发“湿狗抖动”的信号始于环绕在毛囊基部的C-LTMRs。这些受体极其敏感，可以捕捉到毛发最轻微的移动或毛发根部周围皮肤的凹陷。

信号从C-LTMRs开始，沿着神经细胞进入脊髓，然后到达脑干和旁臂核。Ginty解释说，这项研究不仅加深了人们对哺乳动物基本行为的理解，还克服了一个重大障碍——了解脊髓内部发生了什么。他说，“我们已经理解了视觉和听觉信息处理的神经回路组织逻辑。但对于触摸，即躯体感觉信息处理，我们之前就像面对一个黑盒子，因为记录脊髓中的神经活动非常具有挑战性。”

对LTMRs和终止于皮肤的交感神经元的光遗传刺激

尽管研究人员确定了通路的一部分，但仍有许多问题需要解答。例如，他们还不清楚是否所有的湿狗抖动反应都是通过这条通路发生的，或者是否有其他途径或细胞类型未被发现。此外，为什么只有背部中上部的C-LTMRs会触发抖动反应？答案可能在于这个部位是爪子拍打或抓挠不到的地方，但这并不能完全解释为什么来自该部位的神经信号会触发抖动，而其他部位的信号则不会。

有趣的是，这项研究的起源其实是一次意外。当时，Ginty实验室的研究生Dawei Zhang正在使用光学工具激活从C-LTMR开始的一条神秘通路，他注意到每次激活时，小鼠都会抖动。Zhang和Ginty立刻意识到这是什么现象，并决定深入研究。

Ginty总结道，“现在是了解脑-体生理学（brain-body physiology）的激动人心时刻，探索身体如何在大脑中体现，大脑又如何反过来控制身体的器官系统。即将上线的一些新工具将帮助我们解开这些神经回路的秘密。”

参考资料：

Dawei Zhang et al. C-LTMRs evoke wet dog shakes via the spinoparabrachial pathway. Science, 2024, doi:10.1126/science.adq8834.

（转自：生物谷）