eLife｜小鼠感觉与行为研究的新利器！英国科学家突破瓶颈，揭示小鼠感觉如何影响行为

当我们想研究一只老鼠在跑的时候脚底被扎一下会怎么反应，问题来了——怎么精准地“扎”它这一下？

传统方法有两种：把老鼠固定住，精准刺激，但它动不了，行为不自然；让它自由活动，但只能靠人工手动刺激，既不精准，也不可重复。

这是一个两难的问题：要么精准，要么自然，二者不可兼得。

2026年3月12日，伦敦大学学院Liam E. Browne团队在《eLife》上发表的研究《Precision cutaneous stimulation in freely moving mice 》，给出了一个漂亮的解决方案：

一套闭环激光追踪系统，能在小鼠自由奔跑时，实时追踪它的皮肤，精准施加刺激。误差只有0.54毫米，延迟84毫秒——比眨一下眼还快。

该方法突破了传统方法在精准度和自然行为间的权衡难题，适用于多场景研究，为躯体感觉系统研究提供了全新工具。

这套系统怎么工作的？

研究动物怎么感觉世界，科学家面临一个两难选择：要么精准，要么自然，不能两全。而作者团队搭建了一套闭环系统解决了这个问题，该系统核心由三部分组成：

实时追踪：用摄像头拍摄小鼠，结合DeepLabCut-Live！姿态估计，实时算出它身体各个关键点的位置。

激光控制：把坐标信息传给振镜系统，引导激光束精准打在小鼠的指定皮肤部位。

闭环反馈：小鼠在动，激光跟着动，始终保持瞄准。

结果显示，该系统激光光斑误差仅0.54毫米；从追踪到出光的延迟84毫秒；低速运动时，对后爪的瞄准准确率高达95.5%。而且整个过程全自动，不需要人工操作。

也就是说，该系统能在小鼠自由活动时，精准、快速地用激光刺激指定皮肤部位。

它能在哪些场景用？

研究者用这套系统做了几组验证实验：

1. 开放实验场：用光遗传学激活小鼠的伤害性感受器，小鼠出现缩爪、转身等快速行为反应，对照组没有。

2. 多只小鼠同时测试：研发了“随机访问靶向法”，可以同时给9只小鼠自动化施加伤害性刺激，还能扩展到25只——高通量研究成为可能。

3. 不同刺激方式：红外激光热刺激同样能诱发伤害性行为；光遗传学刺激反应潜伏期随刺激强度变化，说明系统可以量化。

因此，这套系统不是只能在一个场景用，而是能适应多种实验需求。

用它发现了什么新现象？

研究者把小鼠放进一个有奖励的迷宫，训练它们完成交替取食任务。然后对炎性疼痛模型小鼠的健侧后爪施加光遗传学刺激，观察反应。结果发现一个很有意思的现象：

当小鼠快速直线移动时（比如冲向奖励），受刺激会减速；当小鼠慢速探索时（比如东闻西闻），受刺激会转向直线移动。也就是说，同样的刺激，在不同行为状态下，诱发的是完全不同的反应。

也就是说，小鼠的行为状态会决定其对皮肤刺激的反应方式，这在之前是从未被发现过的。

总结全文

伦敦大学学院团队研发的闭环皮肤刺激系统，融合实时姿态追踪与激光刺激技术，实现了对自由活动小鼠的高精准、自动化皮肤刺激，解决了传统方法精准度与自然行为不可兼得的难题。

该系统在开放实验场、多动物并行测试、迷宫任务等场景均验证了有效性，还发现小鼠对伤害性皮肤刺激的行为反应存在运动状态依赖性，此技术为躯体感觉系统研究提供了新工具，兼具基础研究价值和药物研发应用潜力。

小编寄语：

躯体感觉研究，长期以来被一个技术瓶颈卡住：想研究感觉对行为的影响，就得在动物自由活动时施加精准刺激。但精准和自由，一直相互制约。 有了这套系统，研究者不用再纠结“是固定还是自由”，而是可以问更有意思的问题：感觉信号的加工，是线性的，还是状态依赖的？疼痛的感觉和行为反应之间，隔着一个怎样的神经回路？ 这个工具的开发，为回答这些问题打开了第一扇门。

https://doi.org/10.7554/eLife.106033

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