神经科学家对组织触摸的电路有很多了解。因为触摸感在我们如何移动和理解世界以及影响疼痛感方面起着重要作用，所以重要的是要知道哪些神经元连接到其他神经元以及大脑中这些脉冲传递细胞之间的信号会发生什么”，约翰·霍普金斯大学医学院神经科学副教授Daniel O'Connor博士说。

他说，通常，我们会被动地体验触摸，例如，衣服在身体上的感觉或我们坐在椅子上的感觉。但是，当我们主动触摸时，通过压下一个物体来查看它是否坚硬或不舒服。来回移动以查看其是否光滑，我们将触感与运动结合在一起。O'Connor说，这种处理过程对我们的生活乃至生存都至关重要，它发生的速度很快，有时不到一秒。

奥康纳说，在人类中，这种反应发生在称为体感皮层的大脑区域，该区域沿着耳机的头带坐在头上的区域延伸。大脑的这个区域是处理所有有关触摸的感觉输入的地方。它分为两个主要区域：S1是主要的体感皮质，沿着头带区域; S2是次要的体感皮质，它靠近耳朵。

皮质的S1和S2区域进一步分为六层组织。奥康纳(O'Connor)和他的团队与老鼠合作，仔细观察了皮质第4层的神经元。长期以来，人们一直认为皮质中的这些第4层神经元会接收来自外界的感官输入，然后将其广播给同一局部区域的其他神经元。神经元通过将臂或“轴突”延伸到其他神经元来发送化学和电信号。

在研究的第一部分中，O'Connor及其团队的Johns Hopkins Solomon H. Snyder神经科学研究所，脑科学研究所和Kavli Neuroscience Discovery研究所通过反复触摸它们的晶须并通过它们的光芒来研究了47只以上的小鼠。头骨。奥康纳说，老鼠和人的大脑具有相似的特征，包括细胞结构。小鼠使用胡须就像人类使用手指和手一样，因此许多科学家将他们的实验集中在动物的这些毛发状结构上，作为人类触摸传感器的替代品。

为了确定对触摸做出反应的神经元的位置，研究人员向大脑照射了光，并使用了一种大脑生理功能：大脑活动越多，吸收的光就越多。然后，在通过光实验确定的大脑区域中，科学家注入了化学示踪剂，这些示踪剂沿着神经元行进，以发现它们延伸轴突的位置并发出化学信号。

O'Connor说：“令我们惊讶的是，我们在小鼠中发现S2区的第4层神经元将其轴突延伸到其局部区域之外，一直延伸到S1区的神经元。”

小鼠和人类皮质的S1和S2区域与控制运动的大脑区域并排放置。“这不是巧合。我们认为这是设计使然，因为运动和感觉之间存在联系。” O'Connor说。

奥康纳(O'Connor)和他的团队扩大了研究范围，以探索第4层神经元的功能。在这些老鼠中，他们用电极记录了数千毫秒的活动，从而监视了数千个神经元，包括将其轴突发送到S1的第4层神经元。科学家们通过计算机控制的校准动作使胡须摆动。

科学家们能够识别出在每个晶须运动的前10毫秒被激活的S1和S2皮质区域中的第4层神经元。O'Connor说：“由于它们的反应速度如此之快，这意味着一旦体验到触摸，反馈环就会立即发生。”

然后，科学家们使用复杂的显微镜放大了从S2到S1区域的轴突。他们上下移动鼠标的胡须，并前后移动，以模拟鼠标如何使用它们的胡须来感知触摸的方向。第4层神经元中约有10%被特定的运动方向激活。

当O'Connor和他的小组使用光激活的沉默分子阻止S2区域第4层神经元的活动时，S1区域的神经元对晶须的上下或来回运动的反应就不那么具体了，神经元不再“十分关心运动的方向。

O'Connor说：“这告诉我们S2层4和S1神经元之间的反馈回路改善了关于触摸方向或方向的信息的编码。”