在日常生活中，我們常常能看到狗狗從水中出來後會快速抖動身體，將身上的水甩掉，貓咪也會有類似的行為。這種可愛且有趣的 “溼狗抖水”（WDS） 行為，不僅出現在狗狗和貓咪身上，在眾多毛髮哺乳動物中都廣泛存在。當動物的背部毛髮皮膚接觸到水或其他刺激物時，往往就會觸發這一快速振動身體的動作。
實際上，這是一種具有重要進化意義的行為，能夠幫助動物去除背部毛髮皮膚上的水和刺激物，保持身體的乾爽與舒適，是動物們在長期進化過程中形成的一種本能反應。不過，動物們為什麼會有這樣的行為？它們的身體是怎麼知道要抖水的呢？
近日，發表於 Science 的一項研究中，來自哈佛醫學院的研究團隊針對於哺乳動物中常見的“溼狗抖水”行為展開了探究，發現這背後竟然隱藏著相當巧妙複雜的神經機制。不僅如此，研究人員透過綜合運用多種先進技術手段，包括基因操作、電生理記錄、鈣成像以及光遺傳技術等，詳細解析了從皮膚感覺神經元到大腦中樞的訊號傳遞通路，最終解釋了這一機制是如何執行的。
研究人員首先嚐試了各種各樣的方法刺激小鼠，如讓小鼠在水裡游泳、往小鼠身上噴水、在小鼠脖子上塗油滴、用風吹、用細毛觸碰，甚至給小鼠脖子打針。結果發現，這些刺激都能讓小鼠做出抖水的動作。
那麼，小鼠為什麼會因為這些刺激而抖水呢？是因為感覺到了機械刺激，還是別的原因呢？於是，他們透過基因操作特異性地刪除了小鼠身體上頸區以下背根神經節（DRG）神經元中的機械敏感離子通道 Piezo2。實驗結果顯示，Piezo2 突變體小鼠在面對頸部油滴或水浴刺激時，幾乎完全喪失了抖水行為。但是如果透過腹腔注射 TRPM8 冷敏感離子通道的激動劑 icilin（給予其機械刺激），卻能在突變體和對照小鼠中同樣有效地誘發這一行為。這說明，小鼠抖水主要是因為感覺到了機械刺激，而且該刺激正是透過 Piezo2 通道來傳遞訊號。
那麼，機械刺激是如何進一步引發溼狗搖晃行為的呢？
事實上，哺乳動物的毛髮皮膚由多種不同型別的初級體感神經元支配，這些神經元負責檢測和編碼各種環境刺激。為了找出介導機械誘發抖水行為的關鍵機械感覺神經元，研究人員進行了體內 DRG 鈣成像實驗。
他們聚焦於六種不同型別的 DRG 機械感覺神經元，在將油滴應用於大腿毛髮皮膚後，觀察這些神經元的反應。結果發現， 有三種神經細胞（C-纖維 LTMRs、Aδ-LTMRs 和 Aβ SA1 - LTMRs）對油滴的反應很強烈，另外三種（Aβ RA - LTMRs 和兩種 C-纖維高閾值機械感受器）則沒什麼反應。這就說明，前面那三種神經細胞（即C-纖維 LTMRs、Aδ-LTMRs 和 Aβ SA1 - LTMRs）很可能就是讓小鼠抖水的“開關”。
為了確定到底是哪種神經細胞能讓小鼠抖水，研究人員進一步採用了光遺傳技術，即在不同亞型的 LTMRs 中表達光啟用陽離子通道 ReaChR，並透過光照頸部或背部皮膚來啟用這些神經元，同時觀察小鼠的行為反應。
令人驚奇的是，當光照到 C-LTMRs 神經細胞的時候，小鼠就開始抖水了，且與油滴誘發的反應類似。但是光照到其他幾種 LTMRs 神經細胞的時候，小鼠卻沒有反應。這些結果充分表明，C-LTMRs 在抖水行為的誘發中起著至關重要的作用。在人類中，這些受體與愉悅的觸覺有關，例如輕柔的擁抱或撫慰的撫摸。但在老鼠和其他動物中，它們起著保護作用：提醒它們皮膚上有東西，無論是水、灰塵還是寄生蟲。
那 C-LTMRs 神經細胞又是如何讓小鼠的身體做出抖水動作的呢？
研究人員猜測，C-LTMRs 神經細胞可能會透過一個名為脊髓-臂旁（SPB）的通路，將訊號從脊髓傳到大腦的一個地方（外側臂旁核），從而讓小鼠抖水。為了證明這個想法，研究人員再次進行了試驗。一方面，他們發現啟用 C-LTMRs 神經細胞能讓 SPB 通路里的神經細胞產生反應，這就說明這兩個地方相連。不僅如此，當他們利用特殊的方法阻止了 SPB 通路傳遞訊號時，結果小鼠抖水的次數就大大減少了。這就證明了，C-LTMRs 神經細胞的確是透過 SPB 通路誘發小鼠抖水行為發生。
可以看到，在抖水行為背後，C-LTMR-SPB 通路在這個行為中起著至關重要的作用，該研究不僅讓我們對動物的行為機制有了更深入的瞭解，也為研究其他類似的行為和神經系統疾病提供了新思路。
參考文獻：
[1]Dawei Zhang et al.C-LTMRs evoke wet dog shakes via the spinoparabrachial pathway.Science386,686-692(2024).DOI:10.1126/science.adq8834
免責宣告：本文旨在傳遞生命科學和醫療健康產業最新訊息，不代表平臺立場，不構成任何投資意見和建議，以官方/公司公告為準。本文也不是治療方案推薦，如需獲得治療方案指導，請前往正規醫院就診。
