2023年5月18日下午，中国科学院院士、发展中国家科学院院士、中国医学科学院学部委员张旭教授受邀来到“名师引领”通识课《生物科学现状与未来》讲堂，为同学们带来一堂题为《痛觉神经网络》的课程。张旭院士是我国著名神经科学家，长期从事神经系统疾病的分子细胞生物学机理研究，发表论文130余篇。
课程开始，张旭院士首先介绍了脑科学相关的基本概念，包括神经元的特征、神经元在体内的分布等。在大脑中，大量的神经元相互交织，组成一个庞大的神经网络，对这个庞大神经网络的研究，除了能够理解生命本身、开发神经疾病治疗方法以外，还能启示信息技术的发展。
疼痛是社会负担最重的疾病之一，是不愉快的感觉和情绪体验。极冷、极热、机械以及化学造成的伤害性刺激，均可引发疼痛。正常的疼痛效果可以促使机体产生逃避应激以避免再次受到伤害，但病理性的疼痛则会对神经元造成巨大的伤害。张旭院士以痛觉的产生为话题，从神经层面上详细讲解了神经元的信号传输过程：不同种类的伤害性刺激被感觉神经元所接收，神经元上特定的膜蛋白激活，通过不同的分子机制产生神经纤维上的电信号，这些电信号经由不同的神经通路，从感觉神经元所在的外周神经系统递到中枢神经系统脊髓和大脑。
引起人们感觉到疼痛的神经元究竟是什么？它们在大脑中的神经网络中又是怎样连接起来的？随着研究技术的突破与进展，人们逐渐能够更加精确地探索和研究庞大的神经元网络。张旭院士通过一幅幅形象的图片展示了从免疫组织化学染色到单细胞测序、膜片钳技术等多项研究神经元的技术与方法，介绍了团队筛选和鉴定背根神经节不同类型的伤害性神经元及相关基因的历程：将小鼠背根神经节归类为17种神经元类型，其中包括11种机械热伤害感受器，并发现大脑中背根神经节可能具有特定的神经回路和网络，周围神经的损伤会对这个神经网络造成影响。同时，张旭院士还介绍了研究外周神经元损伤的动物模型构建历程，结合神经元细胞的信号传递机制，对镇痛原研药的作用原理和研发过程进行了讲解。
课程后半部分，张旭院士围绕着“神经元的信号如何在大脑中细分出明确区别”这一问题，讲述了使用病毒作为载体的神经追踪方法解析中枢神经网络的过程，证明了热症痛和痒是由中枢神经系统中不同的神经网络处理的。同时介绍了团队的最新研究成果——皮层到脊髓网络与脊髓到丘脑网络汇聚的位置SCCD结构，SCCD对大脑感觉功能和控制行为的调节极其重要。
课程最后，张旭院士总结道：“直接绕过丘脑的脊髓-皮层回路的解析证明了神经网络并没有想象的那样复杂，而是较为简洁的。未来还需要充满信心，不断探索。”课堂提问环节，张旭院士对多名同学的提问进行了细致、耐心的解答，开阔了同学们的视野，丰富了同学们的科研思路。课程结束时，在场师生致以热烈的掌声感谢张旭院士精彩的报告。
课后面对面交流环节，17名同学与张旭院士进行了面对面交流讨论，对神经网络、神经性疾病、神经系统与人工智能等方面内容展开深入探讨。现场同学们在相互讨论中感受到了神经科学独特的魅力，受益颇深。
