眼表神经纤维参与许多相关的生理过程，从检测和传递外部刺激到维持角膜的完整性。然而，对眼表感觉系统的研究主要集中在三叉神经节神经元的外周轴突上，而中枢神经系统的信息处理尚不清楚。现在，由埃尔切米格尔·埃尔南德斯大学 (UMH) 和西班牙国家研究委员会 (CSIC) 联合中心神经科学研究所 (IN) 与托莱多国家截瘫医院 (SESCAM) 联合开展的一项新研究首次描述了丘脑和大脑皮层对眼表刺激作出反应的神经元。这项研究发表在《生理学杂志》上，揭示了沿着体感通路，存在着能够对施加到眼球表面的不同类型刺激作出反应的神经元，并且随着从外周系统到中枢神经系统更高水平的进展，它们的功能多样性不断增加。
眼表对引起不适的外部刺激很敏感，例如刺激、干燥或眼内有沙子的感觉。尽管这些是许多眼部疾病最相关的症状，但目前人们对这些感知所涉及的中枢神经系统回路知之甚少：“直到最近，眼部敏感和疼痛才引起人们的关注，因为这些症状在眼科领域几乎不存在”，IN眼部神经生物学实验室联合主任Juana Gallar和参与研究的Mª Carmen Acosta解释说。“一些社会变化的到来，例如许多地方习惯性地使用空调、高水平的环境污染或屈光手术的引入，导致人们关注这个问题”，研究人员说。
研究显示了从眼表接收信息的丘脑和皮质神经元的精确位置，并分析了不同类型刺激引起的活动如何整合，并从三叉神经感觉神经元传递到丘脑，进而传递到大脑皮层。
“到目前为止，主要的感觉神经元已经被表征，即三叉神经节中的神经元，但这是第一次分析哪些刺激会激活丘脑和大脑皮层的神经元”，研究员、文章的第一作者Enrique Velasco强调道。
多模态神经元
眼表的周围神经由单模态神经元(对单一刺激模式作出反应)和多模态神经元(对来自多种刺激模式作出反应)的轴突组成。正如作者所描述的，感觉多模态性有不同程度，因此有些神经元对多种刺激模式作出反应，而有些神经元对较少数量的刺激作出反应。
研究人员发现，尽管在周围神经系统中，一些感觉神经充当单一类别刺激的探测器，但这种单峰性在大脑中实际上并不存在：“在我们眼睛的探测器中，冷、热和触觉是完全分开的，”Velasco 说并补充道：“然而，在中枢神经系统中，我们发现对各种刺激作出反应的神经元，这告诉我们，来自周围的信息在通过神经系统时会汇聚在一起，并相互比较，从而产生我们在接触刺激时感知到的有意识的感觉”。
此外，研究人员还发现，神经元的多模态性程度和高度多模态神经元的比例沿着体感通路不断增加：三叉神经最低，丘脑居中，大脑皮层最高。这种分布意味着不同的刺激可以激活同一个神经元，反之，同一个刺激可以激活许多不同的神经元，因此它们产生的感知是混杂的。
“就皮肤而言，我们可以清楚地区分冷、热、机械或其他类型的刺激。然而，就角膜而言，我们无法如此精确地描述感觉。这是因为眼表体感通路中的大多数神经元都是多模态的，因此，这些眼表受体收集的信息会汇聚并沿着通路混合在一起”，Gallar 解释道。
为了开展这项研究，研究人员使用了电生理学技术，这使他们能够探索生物体组织和突触连接的生理学。为了观察三叉神经、丘脑和皮质活动对不同刺激模式的反应，作者记录了老鼠在滴不同温度的眼药水时的反应，这使他们能够测试五种感觉模式：极冷、轻冷、中性温度、轻热和极热，后者能够引起疼痛感。
关于这些结果的进化意义，专家认为：“大脑皮层中这些眼部神经元的高度功能多样性确保了我们眼睛接收到的任何刺激都会产生有意识的感知”，Gallar 表示，他总结道：“这使我们能够对眼睛保持警惕，能够在有害刺激的情况下快速做出反应，此外，还能启动保护视力的基本机制，例如增加泪液分泌和眨眼。另一方面，我们无法精确区分刺激的类型，也无法确定它们在眼表上的确切位置”。
沿着这个思路，加拉尔解释说，神经元的多样性构成了眼球表面感知到的非常有特征的感觉的基础：“当我们感到眼球表面不适时，我们通常会说眼睛里有‘东西’(所谓的异物感)、沙砾感、干燥感等，但一般来说，我们不会使用疼痛这个词，尽管实际上我们会使用不同的术语来描述眼球表面神经元能够处理的不同类型的不适和疼痛”，研究人员澄清道。
这项工作得到了西班牙国家研究机构 - 科学、创新和大学部、欧洲区域发展基金 (ERDF) 的“建设欧洲之路”计划、欧洲社会基金 (ESF) 的“投资你的未来”计划、欧盟委员会的“地平线欧洲”计划 (玛丽居里行动) 和瓦伦西亚政府的 PROMETEO 计划的资助。