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揭秘大脑中的“止痛开关”：科学家发现安慰剂镇痛的神经环路

导 语

想象一下,医生给你开了一颗药丸,告诉你这是最新研发的止痛药。你满怀期待地服下,果然感觉疼痛减轻了。但其实,这只是一颗糖丸。这就是著名的安慰剂效应,一个展示心理因素如何影响生理反应的绝佳例子。长期以来,科学家们一直在探索安慰剂效应的生物学基础。现在,一项突破性研究揭示了大脑中负责这一神奇效应的关键神经环路。

01 研究背景

安慰剂效应是一种强有力的心理-生理现象,在临床实践和药物研发中都扮演着重要角色。然而,尽管安慰剂效应的存在已广为人知,其背后的神经生物学机制却一直不甚明了。此前的人脑成像研究表明,前扣带回皮层(ACC)和小脑等脑区在安慰剂镇痛中可能发挥作用,但具体的神经环路尚未确定。

02 研究概述

为了深入研究安慰剂镇痛的神经机制,北卡罗来纳大学教堂山分校的Chen等人首先开发了一种小鼠安慰剂镇痛条件化(PAC)模型。在这个模型中,研究人员通过反复训练,让小鼠形成一种预期:从一个热的房间(48°C)进入另一个凉爽的房间(30°C)可以缓解疼痛。随后的测试中,即使两个房间温度都设为48°C,经过训练的小鼠仍然表现出镇痛反应,这与人类的安慰剂镇痛现象非常相似。

小鼠安慰剂镇痛条件化(PAC)实验范式

（图片来自论文）

利用这一创新的动物模型,研究人员结合了多种先进的神经科学技术,包括光遗传学、钙离子成像、电生理记录和单细胞RNA测序等,对参与安慰剂镇痛的神经环路进行了全方位的探索。

研究发现:

1.前扣带回皮层(ACC)到脑桥核(Pn)的神经投射在安慰剂镇痛中起关键作用。研究人员发现,当小鼠预期疼痛缓解时,ACC到Pn的神经元活动显著增加。

2.脑桥核中的δ-阿片受体阳性(Oprd1+)神经元是这一过程的重要中间站。这些神经元接收来自ACC的信号,并将信息传递到小脑。

3.小脑浦肯野细胞的活动模式与ACC-Pn神经元类似,进一步证实了这一神经环路在安慰剂镇痛中的作用。

4.通过光遗传学技术激活或抑制ACC-Pn神经通路,研究人员可以分别增强或削弱安慰剂镇痛效应,甚至在没有预先条件化的情况下直接调节疼痛阈值。

光遗传操纵ACC-Pn神经通路对小鼠机械痛阈值的影响

（图片来自论文）

这项研究揭示了安慰剂镇痛的神经环路机制，为理解疼痛的认知调控提供了新的视角，开发了可靠的小鼠安慰剂镇痛模型，为后续研究提供了有力工具。研究发现了ACC-Pn-小脑通路在疼痛调控中的新功能，拓展了我们对这些脑区作用的认识，为开发新型镇痛药物和治疗方法提供了潜在靶点，例如，可以设计靶向激活ACC-Pn通路的药物，或开发基于这一机制的神经调控技术。研究也强调了认知因素在疼痛体验中的重要性，可能促进疼痛治疗方法的革新，如优化认知行为疗法等。

03 研究意义

这项研究巧妙地将动物模型与先进的神经科学技术相结合,揭示了安慰剂镇痛背后的神经环路机制。它不仅加深了我们对大脑如何调控疼痛的理解,也为开发新的疼痛治疗策略指明了方向。在未来,我们可能会看到基于这一发现的新型镇痛药物或治疗方法,为慢性疼痛患者带来新的希望。正如这项研究所展示的,有时候,了解我们的大脑如何欺骗自己,反而可能帮助我们找到真正的治疗之道。

文章来源：

Chong Chen, Jesse K. Niehaus, Fatih Dinc, Karen L. Huang, Alexander L. Barnette, Adrien Tassou, S. Andrew Shuster, Lihua Wang, Andrew Lemire, Vilas Menon, Kimberly Ritola, Adam Hantman, Hongkui Zeng, Mark J. Schnitzer, Grégory Scherrer. Neural circuit basis of placebo pain relief. Nature, 2024; DOI: 10.1038/s41586-024-07816-z

来源：BME康复工程分会

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