大脑是如何区分冷暖的

Max Delbrück中心的研究人员发现，当我们触摸物体时，大脑中有一个区域负责我们对温度的感知。这篇论文出现在自然，报道了位于岛叶皮层后部区域的“热皮层”的发现。

一杯热咖啡，一杯冷苏打水——我们探测物体温度的能力对生存至关重要。近一个世纪以来，科学家们一直试图确定大脑感知温度的能力是定位的。有些人认为这是一种明显的“热”皮质，但直到现在，人们还在争论是否存在一个特定的地区。

柏林Max Delbrück中心的研究人员在老鼠的大脑中发现了一个热皮层，并确定了神经细胞(或“神经元”)，可以检测低温或温暖的温度。

“了解大脑是如何工作的是科学的最后一个前沿，而研究感官知觉是一种很好的尝试方法，”MaxDelbrück中心和Charité-Universitätsmedizin的神经科学家詹姆斯·波莱特教授说，他领导了该研究团队。“不幸的是，有许多脑部疾病无法治愈，包括那些改变的疾病感官知觉．从长远来看，理解电路是如何神经细胞对健康大脑的研究将有助于修复患病大脑。”

当一个人在世界上移动时，大脑处理从大脑中流出的信息感觉器官建立对世界的有意识的感知。这大部分发生在大脑的外层折叠层，称为皮层。Poulet和他的团队此前发现，当皮肤接触到凉爽的温度时，初级体感皮层中的神经元会做出反应。因此，他们预计温暖的温度也会在这个区域编码。

特定的神经元对冷和热有反应

Mikkel Vestergaard博士和Mario Carta博士是Poulet神经回路和行为实验室的共同第一作者和研究人员，他们在大脑与人类相似的小鼠身上测试了这一假设。他们交付温和的温度并使用成像技术来发现大脑的哪个部分对皮肤温度的变化有反应。

令他们惊讶的是，科学家们发现初级体感皮层对温暖没有反应。当他们进一步观察周围时，他们发现大脑一侧一个叫做后岛叶皮层的区域有神经元反应。Carta说:“我们的研究表明，后岛叶皮层似乎包含了难以捉摸的热皮层。”

然后，他们使用双光子显微镜观察后岛叶皮层单个神经元的反应。Vestergaard说:“我们发现有特定的冷反应神经元和特定的热反应神经元，还有许多对冷和热都有反应。”

热神经元和冷神经元的反应完全不同。温暖的神经元对绝对温度有反应，而寒冷的神经元对温度的相对变化有反应。与温暖的反应相比，寒冷的反应被更快地激活并消失得更快。Vestergaard说:“这表明对冷和暖的感知可能有不同的途径。”

温度的流动

为了最终证明岛叶皮层与温度感知有关，科学家们训练小鼠报告凉爽或温暖的温度。然后，他们使用光遗传学技术，在提供热刺激的同时暂时停用后岛叶皮层。“当我们这样做时，老鼠感觉不到温度刺激，”Poulet说。当科学家停止抑制这部分皮层时，老鼠又有了这种感觉。

未来，Poulet团队计划研究温度从皮肤，通过脊髓进入丘脑，最后进入皮层的路径。“我们正在观察不同的站点，看看在哪里以及如何温度信息是被表示出来的，以及它是如何沿着路径被转换的，”他说。

他们还在研究这项研究中一个更大的谜题:为什么感知寒冷的主要体感皮层对温暖没有反应?科学家们推测，这个区域可能负责感知复杂的纹理，如湿度、平滑度或金属。

Poulet说:“这可能是体感皮层中的冷表征在某种程度上帮助区分复杂的表面结构。”“我们需要做更多的实验来真正理解。这很吸引人，但仍不清楚。”