淋溼的狗為什麼會抖幹自己？溼狗抖動（wet dog shake）是一種廣泛存在於毛髮哺乳動物中的進化保守行為，表現為頭部和上半身的快速振動，通常發生在動物背部毛皮接觸水或其他刺激物後。這種行為被認為是為了清除皮膚上的水分或潛在的機械刺激物。然而，儘管溼狗抖動行為普遍存在，並且可由多種刺激觸發，其背後的神經生物學機制仍然未明。
哺乳動物的毛髮皮膚由多種型別的初級體感神經元支配，其中不同亞型對機械刺激的響應模式各異。例如，未髓鞘化的C纖維低閾值機械感受器（C-LTMRs）在緩慢的持續刺激下會產生持續響應，因此可能在感知溫和、持久的機械刺激方面起到關鍵作用。然而，這些皮膚感受器在溼狗抖動行為中的具體功能尚不清楚。此外，體感神經訊號如何在中樞神經系統內轉化為協調的運動指令也是一個懸而未解的問題。
2024年11月7日，哈佛大學醫學院的David D. Ginty團隊在Science期刊上發表了一篇名為：C-LTMRs evoke wet dog shakes via the spinoparabrachial pathway的論文。該論文第一作者是哈佛大學醫學院的Dawei Zhang。
該論文揭示了哺乳動物透過C-LTMR到脊髓-副交感神經元（spinoparabrachial）通路來實現“溼狗抖動”行為，從而清除背部皮膚上的水分和刺激物。研究表明，Piezo2依賴的C-LTMRs在接觸水滴或油滴時被啟用，並透過突觸連線至副交感神經核的興奮性神經元來誘發抖動行為。抑制這一神經通路會削弱小鼠的抖動反應，表明該通路在移除機械性刺激物中具有關鍵作用。
施加在頸部的油滴透過依賴Piezo2的機制觸發溼狗抖動
油滴和水滴刺激頸部皮膚會透過Piezo2依賴的機械感受機制觸發小鼠的溼狗抖動。實驗中，水浴、噴灑水、向頸部皮膚施加油滴、空氣噴吹、von Frey絲刺激及氯喹注射等多種刺激均能引發小鼠溼狗抖動。油滴應用於頸部的反應最強烈，但施加於下背部和大腿則無法引發抖動。此外，在Piezo2基因缺失的小鼠中，油滴和水浴均無法引發溼狗抖動，但冷敏感離子通道TRPM8激動劑icilin注射仍可誘發抖動，表明溼狗抖動是由Piezo2介導的機械感受所驅動，而非對溫度的直接反應。
圖1. 油滴透過Piezo2介導的機械感受觸發溼狗抖動。
低閾值機械感受器在油滴施加到毛髮皮膚時被優先啟用
研究透過體內DRG鈣成像實驗發現，低閾值機械感受器（LTMRs）對油滴施加在毛髮皮膚上表現出較強的啟用反應。實驗在小鼠的腰椎L4 DRG上進行，並將油滴應用於大腿毛髮皮膚，觀察六種不同型別的DRG機械感受器的反應。結果表明，C-LTMRs、Aδ-LTMRs和Aβ SA1-LTMRs對油滴刺激反應強烈，而Aβ RA-LTMRs及兩種C-HTMRs（MRGPRB4+和MRGPRD+）反應微弱。因此，C-LTMRs、Aδ-LTMRs和Aβ SA1-LTMRs可能是引發機械刺激誘導溼狗抖動的主要感受器。
圖2. 特定的低閾值機械感受器（LTMR）亞型在毛髮皮膚上被油滴優先啟用。
C-LTMRs的光遺傳刺激會引發溼狗抖動
研究人員在四種LTMR亞型中表達了光啟用陽離子通道ReaChR，並透過照射頸部或背部皮膚來啟用這些神經元。結果發現，光遺傳刺激C-LTMRs會持續引發溼狗抖動，而刺激交感神經元或其他LTMR亞型（如Ad-LTMRs、Aβ SA1-LTMRs和Aβ RA-LTMRs）則未能引發抖動。此外，C-LTMRs在不同皮膚區域的末梢反應也表現出差異，刺激頸部毛髮皮膚的C-LTMRs誘發的溼狗抖動比刺激下背部的C-LTMRs更強烈，而大腿皮膚的光刺激則沒有反應。這些發現表明，C-LTMRs的光遺傳刺激能夠引發類似油滴刺激的溼狗抖動反應。
圖3. 光遺傳學刺激C-LTMRs引發溼狗抖動，而消融C-LTMRs則減弱油滴誘導的溼狗抖動。
C-LTMRs透過SPB介導溼狗抖動
C-LTMRs在脊髓背角的淺層（lamina IIiv）終止，研究者假設C-LTMR的訊號透過脊髓-旁腦通路（spinoparabrachial pathway，SPB）神經元傳遞至旁腦外側核（PBNL）以引發溼狗抖動。透過光遺傳學啟用C-LTMR的中樞終端，研究人員發現C-LTMR與SPB神經元存在突觸聯絡，並且啟用C-LTMR終端能誘發SPB神經元的興奮性突觸後電流。為了驗證SPB神經元是否參與溼狗抖動，研究者利用光啟用蛋白miniSOG抑制PBNL中SPB神經元的突觸傳遞，結果發現抑制SPB神經元的突觸傳遞顯著減少了油滴引發的溼狗抖動。進一步透過直接抑制PBNL的GABA能神經元，研究表明PBNL的抑制也抑制了油滴和C-LTMR刺激引發的溼狗抖動。
圖4. SPB通路介導油滴和C-LTMR引發的溼狗抖動。
總結展望
溼狗抖動是一種在哺乳動物中進化保守的行為，主要用於清除背部和頸部毛髮皮膚上的水分和其他刺激物。該研究發現C-LTMR-SPB通路在機械刺激引發的溼狗抖動中起到了重要作用。
C-LTMRs是小鼠中最敏感的C纖維機械感受器，通常被認為是人類C型機械感受器的類似物，後者與情感性觸覺有關。儘管C-LTMRs可能是溼狗抖動的介導者，但其功能缺失實驗表明，可能還有其他感覺神經元參與此行為。C-LTMRs透過感知輕微的物理力作用，如水流和昆蟲、寄生蟲的移動，觸發去除刺激物或潛在威脅的運動行為。
此外，SPNs在將C-LTMR訊號傳遞到大腦並引發溼狗抖動中扮演關鍵角色。不同型別的刺激，包括冷卻劑、瘙癢原和其他C纖維感覺神經元的光啟用，都能引發溼狗抖動。研究還表明SPB通路涉及熱刺激和瘙癢反應。未來的研究將繼續探索PBN在驅動溼狗抖動中的作用，並揭示PBN訊號如何傳遞到大腦中的運動模式生成中心，啟動這一進化保守的行為。
https://doi.org/10.1126/science.adq8834
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