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    心理所揭示丘腦特異的疼痛場電位響應信號

    2024.4.16

    疼痛是一種不愉快的感官和情感體驗,保護人們的身體免受實際或潛在的傷害。一方面,疼痛感知同時包含感官辨別信息和情感動機信息,這兩類疼痛信息被認為分別通過大腦外側和內側疼痛通路進行傳遞和處理,丘腦及其皮質連接在這一過程中起到關鍵作用,其響應能夠有效區分疼痛和非疼痛觸覺刺激。另一方面,多個丘腦核團被認為是深部腦刺激治療慢性難治性疼痛的有效靶點,有研究表明調控外側疼痛通路中感覺性丘腦核團的鎮痛效果并不令人滿意,而內側疼痛通路情緒相關靶點的干預或是增強鎮痛療效的有益補充。然而,關于丘腦的疼痛電生理響應的研究有限,限制了靶向丘腦閉環神經調控治療神經系統疾病的臨床應用。

    近日,中國科學院心理研究所研究員胡理團隊開展了動物在體電生理研究,通過兩個實驗記錄了大鼠的外側疼痛通路和內側疼痛通路的激光誘發腦響應,利用多種電生理信號分析方法揭示了丘腦特異的疼痛場電位響應信號,表現為傷害性激光刺激呈現后約100ms出現的早期負波( EN)。相關成果以Deciphering Authentic Nociceptive Thalamic Responses in Rats為題發表在Research

    該研究獲得了三個關鍵性結果:雖然丘腦表現出與皮層相似的傷害性誘發神經響應,但同步記錄到的丘腦場電位響應在時間上落后于皮層響應(即時域N1成分),這與疼痛通路中信息上傳的時間順序相反,表明丘腦N1響應可能并非起源于丘腦,而是皮層N1信號體積傳導的結果。研究人員采用主成分分析,在丘腦的疼痛場電位響應中揭示了一個獨特的EN成分,該成分在VPL和MD中均可記錄到,其振幅受到疼痛強度的調節,EN的峰值潛伏期短于隨后的N1成分,表明EN成分可能是丘腦特異的疼痛場電位響應信號。丘腦和皮層之間的峰電位—場電位格蘭杰因果分析提供的支持性證據表明,丘腦峰電位在100ms左右對皮層場電位信號存在驅動性影響,這與EN的峰值潛伏期接近,丘腦到皮層的信息流顯著早于皮層N1成分。

    該研究系統刻畫了丘腦的疼痛電生理響應特征,揭示了丘腦特異的疼痛場電位響應信號,強調了分離真實丘腦神經響應的重要性,有助于全面了解丘腦在處理疼痛信息時的功能。此外,鑒于EN成分能夠可靠編碼疼痛強度信息,并且可能是普遍的丘腦特征,將EN成分納入閉環神經調控系統實現疼痛的客觀檢測和評估,有望優化慢性疼痛的閉環神經調控效果,助力自適應和個性化的疼痛管理。

    研究工作得到科技創新-2030重大項目、國家自然科學基金和北京市自然科學基金的支持。


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