痛觉敏感的十一月
为庆祝本周在圣地亚哥举行的2025年神经科学学会年会，我们特推出“痛觉十一月”专题，深入探讨触觉、痛觉及二者之间的种种奥秘。从能让人工触觉逼真得令人惊叹的脑机接口，到通过调节机械感受回路平衡发挥作用的化疗药物，本期文献综述聚焦于体感感知领域认知与调控的最新进展。机械压痕仪与仿生刺激技术引领着研究前沿，相关研究揭示了如何通过精准调控力学刺激、温度感知及神经编码机制，逐步实现触觉的解码乃至功能重建。
特色图片包含数字界面上的机器人触觉（©Flixx Studio via Canva.com）及霍布斯等人（2025）的图形摘要（CC BY 4.0授权）。A) 通过两个体感皮层电极阵列进行皮质内微刺激（ICMS）实现的人工触觉，诱发手部定位的触觉感受； B) 通过按压手掌感觉区域传递机械触觉；C) 实验设计示意图：受试者对比自然机械触觉与两种ICMS诱发触觉，并报告哪种更自然——线性编码的按压深度（紫色）或仿生编码的皮层活动（绿色）。
仿生刺激模式通过人类皮质内微刺激驱动自然的人工触觉感知
恢复触觉感知仍是开发直观神经假体系统的核心挑战。虽然对体感皮层进行皮层内微刺激（ICMS）能诱发仿佛源于自身躯体的触觉感受，但这些人工感知往往缺乏真实触觉的自然特性。为弥合这一差距， Hobbs et al (2025)探索了仿生刺激模式（旨在复现自然触觉的神经动力学）能否增强脊髓损伤患者对ICMS诱发感觉的自然感知度。通过直接对比皮肤机械压痕与ICMS诱发感知，研究者发现：模拟自然皮层时空活动模式的刺激方案能产生更逼真的触觉体验，且所需电荷更少。这项工作标志着开发真正自然的人工触觉脑机接口迈出了关键一步。
采用Aurora Scientific公司的300C-LR-I双模式压头，通过斜坡-保持模式精确控制位移与压痕深度，向受试者手部感觉区域施加机械触觉刺激。该机械刺激器可提供2毫米、1秒的压痕，并具备可控的斜坡与保持时长，从而精确再现自然触觉动力学特性，并实现与ICMS脉冲序列的强度匹配。神经刺激通过植入体感觉皮层的微电极阵列实现，刺激器可生成线性或仿生ICMS脉冲序列。受试者将这些电刺激感知与机械刺激进行对比，并通过MATLAB进行行为与统计分析，评估哪种编码方案更符合自然感知体验。
机械皮肤压痕实验表明，仿生ICMS模式通过模拟天然皮层反应，产生的触觉体验比传统线性刺激更接近真实触感。事实上，仿生ICMS在激发同等强度感知时所需电荷显著减少。当引入多电极激活和频率-振幅协同调制等额外仿生特征时，感知自然度约提升一倍，而总电荷消耗减半。综合来看，这些发现表明：复现自然触觉的神经动力学特性，能产生更逼真且节能的人工触觉体验。
长春新碱对小鼠后肢胫骨无毛皮肤低阈值机械感受器和高阈值机械感受器特性之影响
长春新碱是一种广泛使用的化疗药物，能有效抑制癌细胞分裂，但常引发以麻木和机械性痛觉过敏为特征的外周神经病变。尽管其临床意义重大，但该药物破坏机械感觉功能的确切机制仍不明确。先前研究表明其会引发广泛的体感信号传导改变，但具体参与万古霉素诱导感觉异常的机械感受器亚型尚未明确界定。为填补这一空白，Yamada et al (2025)利用Nav1.8-ChR2转基因小鼠，系统解析了万古霉素治疗如何差异性改变后肢皮肤中低阈值与高阈值机械感受器的机械敏感性。
通过Nav1.8-Cre小鼠与Ai32小鼠杂交获得Nav1.8-ChR2转基因小鼠，随后分别给予生理盐水或长春新碱处理，以评估长春新碱诱导的机械感受器功能变化。通过后肢皮肤神经离体制备技术分离单个传入纤维进行电生理记录，可精确测量机械、电刺激及光刺激诱发的神经冲动。机械阈值首先采用冯·弗雷丝线测定，随后使用Aurora Scientific公司的300C-I双模式压痕仪进行进一步表征——该仪器通过校准的渐变保持机械刺激，以高精度量化受体反应。
长春新碱治疗对Nav1.8-ChR2小鼠中不同机械感受器亚型的机械特性和传导特性产生差异性影响。在Nav1.8-ChR2阴性的Aβ纤维低阈值机械感受器中，长春新碱显著提高了机械阈值并降低了传导速度，表明敏感性降低；而Aδ纤维机械感受器则基本不受影响。相反，Nav1.8-ChR2阳性Aβ纤维高阈值机械感受器表现出von Frey阈值降低，表明机械敏感性增强，而Aδ和C纤维机械感受器变化甚微。尽管所有类型机械感受器的冲动频率均随作用力成比例增加，但长春新碱并未改变整体力-反应关系，这表明该药物的作用更特异性地体现在阈值调节而非整体机械转导能力上。
体感觉研究中机械与热刺激测试平台的设计
人类躯体感觉系统长期以来令神经科学家着迷，尤其因其能区分机械和热刺激的细微差异。然而，尽管经过数十年的研究，这些感觉背后的精确机制仍难以捉摸，部分原因在于现有刺激装置的精度和可重复性有限。传统方法如冯·弗雷丝线和手动热探针存在施力不均与空间控制差的问题，限制了感觉阈值测量的可靠性。为突破这些局限，Sperduti et al (2025) 开发出一种新型机电测试平台，能在单一实验装置内精确控制机械与热刺激，从而实现对人类触觉与痛觉感知更精准、可重复且符合生理学特征的研究。
为探究人体体感系统的机械与热阈值，研究人员采用定制机电测试平台，该平台集成了机械与热刺激装置。通过三轴电动定位系统精确控制肌肉与皮肤刺激，确保不同实验部位具有高空间重复性。机械特性评估采用经人体应用适配的Aurora Scientific 300C-I双模式压头，该设备可施加定点力控或位控刺激，同时持续记录作用力和位移数据。热刺激则通过定制型珀尔帖制冷加热器实现，具备快速温控能力，并配备实时温度反馈与安全监测系统。通过结合停止按钮和用户界面，这些系统可精确测定受试者的机械性/热性感知阈值及疼痛阈值，实现躯体感觉反应的可重复性定量评估。
手部与前臂的机械性及热痛阈值基本符合文献数据，但存在若干显著差异：前臂的机械性无痛阈值较高，而手部机械性痛阈值较高，且两种阈值类型间均存在显著差异。热痛测试显示手部热痛阈值较高而冷痛阈值较低，反映出细微的部位特异性敏感性差异。值得注意的是，Aurora Scientific公司的机械压头测试显示：机械刺激几乎被普遍识别，而热刺激则更易被误判，这凸显出受试者间热痛感知存在显著差异性。
结论
Hobbs et al (2025)、Yamada et al (2025)以及Sperduti et al (2025) 的研究聚焦于感觉系统，揭示了仿生脑刺激、化疗调节以及高精度触觉与热觉测试平台如何共同为更自然的神经假体和定量体感研究铺平道路。
