“对鼠弹琴”揭示音乐镇痛之谜

■傅昭仪

听音乐是最受人们欢迎的活动之一，可以说是许多人生活中必不可少的一部分。音乐除了娱乐功能之外，在增进人类身心健康方面有着独特的作用，它可以通过生理和心理两个方面的途径达到治疗的效果。心理上，它可以促进放松，减轻焦虑、抑郁、紧张等情绪；生理上，它还可以减轻疼痛，缓解身体不适及治疗引起的相关症状。

早在20 世纪60 年代，有研究者在《科学》杂志发表了一篇题为“声音镇痛”的学术报告。该报告描述了在5000 次牙科手术中，音乐或噪音可以直接促进放松并抑制疼痛的作用。这个研究也成为了现代音乐治疗的开端。

此后，更多的临床研究证实了音乐确有镇痛效果，包括牙科和医疗手术、分娩以及癌症引起的急性和慢性疼痛，它甚至还可以缓解让许多医生束手无策的难治性疼痛。因此，音乐在医学上一直被用作一种辅助的治疗手段。

音乐为何有如此强大的功能？这一大脑过程究竟是如何实现的？一般人认为，一段悦耳动听的旋律让人听到后可以分散注意力，减少焦虑，从而减轻疼痛。但也有人认为，通过声音来缓解疼痛不能纯粹归因于压力减轻和注意力分散，更主要的还是因为音乐能够引起诸如呼吸、血压、心跳以及血流加速等一系列生理变化，同时刺激分泌内啡肽，才能达到放松身心和缓解疼痛的效果。

这些说法虽然听起来很有道理，但医生和科学家们尚没有找到确切的底层神经学机制证据。也就是说，至今仍没有人清楚音乐的镇痛作用究竟是如何发生的。

中国科学家揭示音乐镇痛之谜

7 月8 日，由中国科学技术大学第一附属医院张智教授、安徽医科大学陶文娟教授和美国国立卫生研究院（NIH）刘元渊教授领衔的团队在《科学》杂志上发表了一篇研究论文，确定了声音能够减轻小鼠疼痛的神经机制——声音通过皮质丘脑回路诱导镇痛，为开发更安全的疼痛疗法提供了依据。

研究员们发现，声音之所以能镇痛，取决于它相对于环境声的低信噪比（SNR）。具体来说，不管环境声是多少分贝，治疗用的声音（不管是什么类型的声音）只要比环境声高出5 分贝，就有镇痛的效果。如果治疗声音比环境声高出10 分贝、15 分贝或20 分贝等声强差，则没有镇痛的效果。更重要的是，他们还发现了声音镇痛的神经通路。

德国海德堡大学Rohini Kuner 等在《科学》同期配发的评论性文章中表示，“这个研究为声音镇痛开辟了新方向”。

“对鼠弹琴”的实验

之前，已经有科学家通过人脑成像研究将大脑中的特定区域与音乐诱导的镇痛作用联系了起来，但那些研究仍只是证明了相关性。此次科学家们想要借助动物研究，更充分地探索和操纵神经回路，以此来识别所涉及的神经基础。于是，他们选择了用小鼠来做实验。

首先，研究人员通过给小鼠后爪注射完全弗氏佐剂（CFA），让小鼠的后爪产生炎症性疼痛。随后将爪子发炎的小鼠分别暴露于令人愉快的古典音乐（CS）、同一首曲子重新编曲后令人不快的音乐（DS）、白噪声（WN）3 种声音中。实验设置背景环境音为45 分贝。

实验结果令人惊讶，研究人员发现，当这3 种声音都以高于环境音5 分贝（即50 分贝）播放时，都可以提高小鼠对后爪疼痛的忍耐阈值，且3 组小鼠对疼痛的忍耐阈值没有差异。另外，如果连续3 天让小鼠听20 分钟50 分贝的声音，这种镇痛效果甚至可以持续两天。

而当这3 种声音以高于环境音10 分贝、15 分贝或20分贝等强度播放时，却不能帮助小鼠有效抑制疼痛。

也就是说，对于缓解小鼠疼痛发挥作用的是声音的强度，而不是声音的类别或感知到的愉悦程度。

为了证实这个答案，研究人员又测试了不同环境声的条件下小鼠对声音的反应。实验结果显示，如果环境声是57分贝，那么62 分贝的音乐对小鼠有镇痛效果，其他分贝则没有；如果环境声是35 分贝，那么40 分贝的音乐对小鼠有镇痛效果。

科学家们又怀疑，不同形式疼痛会不会得出不一样的结果。于是他们又在实验中观察了小鼠在热痛、神经性疼痛中对上述声音的反应，结果并没有改变。

实验结果进一步证明：比环境声高5 分贝的声音有镇痛效果。

实验的最后，研究人员还研究了声音对小鼠焦虑样行为和压力应激反应的影响，结果是没影响。这就说明，声音镇痛可能不是通过调节情绪和压力带来的。

确定神经通路

为了探索这种5 分贝低声强差声音减轻疼痛效应背后的大脑回路，研究团队使用腺相关病毒（AAV）结合荧光蛋白来追踪大脑区域之间的联系，实时监测清醒小鼠不同大脑区域的神经细胞活动。

研究人员发现，5 分贝的低声强差声音能阻断听觉皮层的谷氨酸神经元（ACxGlu）向后侧丘脑核（PO）和腹后内侧核（VP）释放谷氨酸，抑制下游神经通路激活。在没有声音的情况下，通过光遗传技术或化学遗传技术抑制这一丘脑通路，能够模拟低强度声音对疼痛的减轻效果，而激活这一通路则恢复了对疼痛的敏感性。

最终，科学家们确定了从听觉皮层到丘脑的路线，该听觉皮层接收和处理有关声音的信息，丘脑充当来自身体的感觉信号（包括疼痛）的中继站。

总的来说，该研究发现了影响声音发挥缓解疼痛作用的因素是声音的强度，同时也确定了声音镇痛的神经生物学基础是：声音降低了大脑听觉皮层投射到丘脑的神经元的活动。

虽然在人身上观察到的类似由音乐诱发疼痛缓解的机制可能比在小鼠身上的要更为复杂，但这些发现或可激发未来疼痛管理干预措施的发展。