不同物种间疼痛特异性丘脑-皮质神经活动模式

寻找疼痛特异性神经元活动对于理解和控制疼痛具有重要的意义。丘脑是大多数感觉信号的上行中枢，其与大脑皮质的神经连接可能是处理不同感觉信息的基础。既往的动物研究表明，丘脑外侧核到初级和次级躯体感觉皮质（S1 和S2）的外侧神经通路与疼痛感觉的辨别处理相关，而丘脑内侧核与前额叶皮质和前扣带皮质(anterior cingulate cortex, ACC)的内侧神经通路与疼痛刺激的情感-动机加工相关，但是人体内这两个通路是否特异性处理疼痛相关信息尚不明确。此外，在疼痛刺激传导中丘脑-皮质神经元活动的时间顺序以及有关疼痛特异性神经通路的临床转化价值也尚未揭示。以下是该研究要探索的三个问题。能否在人体中识别出疼痛特异性的丘脑反应和丘脑-皮质神经通路？能否在时间和空间两个维度识别丘脑神经元的疼痛特异性活动？上述神经活动能否在动物模型中得到验证？主要结果：（1）丘脑背内侧核(medial-dorsal, MD) 被疼痛刺激特异性激活而不对其他感觉刺激产生反应，而丘脑腹后外侧核(ventral posterior lateral, VPL)被所有躯体感觉（如疼痛和触觉）特异性激活。（2）与电触觉刺激相比，疼痛刺激后的MD 与背侧前扣带皮质(dorsal anterior cingulate cortex, dACC)和双侧岛叶的功能连接增强，VPL 与其他脑区之间的功能连接则没有显著变化。（3）在时间维度上，与VPL 相关的外侧神经通路，在刺激后65～159 ms 之间较早的开始处理与疼痛感觉辨别有关的信息，与MD 相关的内侧神经通路在刺激后89～295 ms 之间较晚的传递疼痛信息。（4）在动物模型（大鼠）中验证了疼痛刺激而不是电触觉刺激特异性激活MD 神经元和MD-ACC 的神经通路连接。结论：跨物种间存在趋同的疼痛特异性丘脑-皮质神经元活动。该研究可以指导未来的疼痛评估和管理策略。（Tu Y, Li Z, Zhang L,et al.Pain-preferential thalamocortical neural dynamics across species.Nat Hum Behav, 2024, 8(1):149-163.北京大学神经科学研究所，汪宇轩 邓敏智 译，刘风雨 校）