腦科學研究院張玉秋團隊揭示感覺運動皮層調控慢性疼痛和運動控制的特異性神經元亞群及其環路機制
2025年7月3日，復旦大學腦科學研究院/腦功能與腦疾病全國重點實驗室張玉秋教授團隊在《自然-通訊》(Nature Communications)期刊發表題為《初級感覺運動皮層下行投射神經元調控小鼠神經病理性痛與運動功能》（“Descending projection neurons in the primary sensorimotor cortex regulate neuropathic pain and locomotion in mice”）的研究論文，揭示了初級感覺運動皮層調控神經病理性疼痛和運動控制的特異性神經元亞群及其環路機制。
通過病毒示蹤、在體雙光子成像、光遺傳學和化學遺傳學操控等實驗技術，研究團隊在初級感覺運動皮層（SM1）深層（第5/6層）鑒定出兩群相互獨立的谷氨酸能神經元亞群，即SM1PAG和SM1RVM，它們分別投射到中腦導水管周圍灰質（PAG）和延髓頭端腹內側區（RVM）。盡管這兩群神經元的空間分布及其下行投射的解剖部位和電生理特性迥異，但在痛覺感知和運動控制功能上展現出驚人的相似性和協同性。在坐骨神經慢性壓迫（CCI）誘導的神經病理性痛模型小鼠，選擇性激活其中任何一群神經元（SM1PAG或SM1RVM）或其下行通路（SM1→PAG或SM1→RVM），均能顯著緩解神經病理性痛，若同時激活這兩群神經元可產生更為強大的鎮痛效應。相反，利用Cre-Off策略選擇性激活除這兩群神經元以外的其他SM1神經元，可直接觸發小鼠痛覺敏化。這些實驗構建了完整的證據鏈，即激活SM1某些特定的神經元亞群能緩解疼痛，而刺激周圍其他神經元反而促進疼痛，這一發現為精準鎮痛提供了重要線索。
對上述兩群神經元及其下行投射環路的進一步解析證明，SM1→PAG投射通過激活PAG內vGlut2陽性的興奮性谷氨酸能神經元，進而驅動藍斑（LC）去甲腎上腺素能神經元和RVM 5-羥色胺能神經元，最終在脊髓水平通過腎上腺素受體（如α2AR）和5-羥色胺受體（如5-HT3R 和5-HT7R）信號抑制傷害性信息傳遞；SM1→RVM通路則直接激活RVM內Penk陽性的腦啡肽能神經元，進而作用于脊髓μ阿片受體發揮鎮痛作用。這兩條通路在緩解神經病理性痛中具有等效且協同的作用。
該研究的另一個發現是，這兩群SM1神經元在正常生理狀態下對軀體感覺刺激反應微弱，卻在運動中（如轉棒）被強烈激活。選擇性抑制這兩群神經元對軀體感覺刺激誘發的反射性行為無影響，但可損害小鼠的精細運動和運動協調。更為重要的是，該研究進一步揭示這兩群SM1神經元在“運動鎮痛”（Exercise-induced analgesia）中所扮演的重要角色。實驗證明，執行運動任務（如轉棒）能有效緩解小鼠神經病理性痛，該效應可被選擇性抑制SM1PAG或SM1RVM神經元完全阻斷。這些結果表明，運動可通過特異性激活這兩群SM1神經元及其下行PAG/RVM通路發揮鎮痛作用，從而揭示了“越動越不痛”的神經機制。
SM1神經元亞群介導鎮痛和運動調控的機制示意圖
復旦大學腦科學研究院張玉秋課題組博士后王國宏為本文第一作者，張玉秋為本文通訊作者。張玉秋課題組侯心宇、劉慧珠、周子睿、呂粟粟、易藍星、李薈等同學參與協助課題完成。該研究得到了科技部2030—“腦科學與類腦研究”重大項目和國家自然基金等項目的支持。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-61164-8
本文鏈接：http://knowith.com/news-3-3212.html腦科學研究院張玉秋團隊揭示感覺運動皮層調控慢性疼痛和運動控制的特異性神經元亞群及其環路機制
聲明：本網頁內容由互聯網博主自發貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權等問題請及時與本網聯系，我們將在第一時間刪除處理。
