近日，国际权威学术期刊《Nature Reviews Neuroscience》发表了中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心孙衍刚研究员题为《痒觉的中枢神经环路》的综述文章。该文章从神经环路层面，系统性总结中枢神经系统在痒觉信息处理及调控中的作用，为该领域未来的基础研究提供了基本框架。

痒觉是一种进化上保守的防御性躯体感觉，通过激发搔抓行为移除体表有害物质，对机体生存至关重要。然而，当其转变为慢性瘙痒时，则构成重大的临床挑战。慢性瘙痒广泛存在于特应性皮炎、肝病、肾病衰竭等多种疾病中，并常伴随严重的焦虑等负性情绪，极大地影响患者的生活质量。近年来的研究已在分子层面揭示了痒觉的外周转导机制——例如，在初级感觉神经元中，组胺、5-羟色胺等化学性痒觉刺激通过H1R、5-HT2Rs等G蛋白偶联受体及下游TRP离子通道介导；而机械性痒觉则主要由PIEZO1通道转导。中枢神经系统如何接收、整合并诠释这些经初级神经元编码的痒觉信号，进而形成定位清晰的痒觉感知、驱动搔抓行为，其完整的神经环路仍是亟待深入解析的核心问题之一。孙衍刚研究员的综述正是旨在系统性地回答这一核心问题。

综述系统性地构建了从脊髓到大脑的痒觉信号处理层级模型：

1.脊髓层面的痒觉信息处理与门控：脊髓背角存在处理化学性痒与机械性痒的微环路。脊髓背角中，表达胃泌素释放肽受体的神经元是化学性痒信号处理的关键节点；而表达UCN3、神经肽Y1受体等的兴奋性中间神经元群体则特异性介导机械性痒。这些通路的活动受到多种抑制性神经元（如表达神经肽Y、甘丙肽或强啡肽的GABA能神经元）的精密门控，其功能失调是导致自发痒和痒觉超敏的重要机制。

2.痒觉信息向大脑传递的神经通路：综述系统阐释了痒觉信息由脊髓向大脑传递的两条主要上行通路。脊髓-丘脑束通路介导脊髓到丘脑的痒觉信息传递；脊髓-丘脑束通路的脊髓投射神经元多为多模态，可同时对痒觉与伤害性刺激产生反应，提示其可能采用群体编码模式来编码信息。与之并行的脊髓-臂旁核通路在痒觉信息上传中也发挥重要作用。研究证实，脊髓-臂旁核通路不仅负责传递化学性痒信号，也传递机械性痒信息（由共表达Calcrl与Lbx1的投射神经元介导）。在臂旁核内，化学性与机械性痒信息由不同的神经元亚群进行处理。因此，不同类型痒觉信息在上行通路中也相互独立。

3.痒觉感知的脑内神经环路：文章进一步阐明了大脑对痒觉信息的分布式处理机制。在感觉层面，初级体感皮层（S1）通过群体编码模式来表征痒觉，其反应强度和激活群体大小共同编码痒觉强度。更为关键的是，S1中小部分锥体神经元在痒觉感知阈值附近表现出“点燃”样的全或无反应模式。在情感与动机层面，前岛叶皮层等脑区是痒觉相关负性情感状态（如厌恶）环路的核心脑区。此外，搔痒行为所诱发的正性情感状态（愉悦感）则涉及中脑腹侧被盖区向伏隔核的多巴胺能投射。

4.下行调控通路：综述系统总结了大脑对脊髓水平痒觉信息处理的下行调控网络。这包括源于延髓头端腹内侧区的5-羟色胺能系统、下丘脑A11区的多巴胺能系统以及蓝斑的去甲肾上腺素能系统等神经调质通路的复杂调控。此外，初级体感皮层、前扣带皮层等通过直接或者间接通路对脊髓环路进行自上而下的调控，体现了大脑对感觉信息的主动调节能力。

在展望未来研究时，孙衍刚研究员强调了痒觉领域里几个亟待解决的核心问题：

首先，痒觉动机产生的神经机制尚不明确。尽管多巴胺系统被证实与搔抓欲望相关，但大脑如何将痒觉引发的负性情绪状态转化为搔抓动机的神经环路机制仍不清楚。一个关键科学问题是：为何同样产生负性情绪，痒觉能引发搔抓动机而痛觉却不能？此外，痒觉信息沿上行通路传递至大脑后产生负性情绪的神经基础，以及痒觉信息处理中负性与正性情绪状态相互作用的环路机制如何，这些都是破解“痒-搔抓”恶性循环的关键。

其次，痒觉信息处理神经环路的全景图尚需进一步解析。需要运用转录组学、蛋白质组学和联接组学等技术，深入解析脊髓和大脑中处理痒觉信息的关键神经元类型及其调控机制。同时，非神经元细胞（如星形胶质细胞）在慢性痒中的作用，以及不同感觉模态间相互作用的神经基础也亟待探索。

再者，皮肤免疫系统在痒觉感知中扮演重要角色。中枢神经系统如何通过交感神经调控皮肤免疫系统，从而影响痒觉感知的机制尚需深入研究，这对理解慢性瘙痒尤为重要。

最后，痒觉研究动物模型的优化至关重要。需要在完善小鼠慢性痒模型的基础上，发展非人灵长类模型，并加强利用人类样本的研究。借助类器官等新兴技术，推动痒觉研究从啮齿类向灵长类跨越，这将为阐明慢性瘙痒病理机制和开发治疗策略提供关键突破口。

该项工作获得国家自然科学基金委员会、科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目及新基石科学基金会的支持。

    论文链接：https://doi.org/10.1038/s41583-025-00981-8

关于孙衍刚研究员：
孙衍刚，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心高级研究员，长期致力于感觉信息处理的神经环路机制研究，其团队在瘙痒的神经生物学基础方面取得了系列具有国际影响力的原创成果。