如果你踩到大頭釘，大腦中的神經(jīng)元會注冊兩件事：你腳上有一種刺骨的身體感覺，而且這種感覺并不令人愉快?，F(xiàn)在，斯坦福大學的一個科學家小組已經(jīng)確定了一小群負責后者的腦細胞 - 即疼痛的負面情緒。

疼痛研究傳統(tǒng)上集中于疼痛感知前線的神經(jīng)元和分子 - 處理蜇傷，割傷，燒傷等的神經(jīng)細胞 - 并最終傳達物理威脅信息。什么GrégoryScherrer博士，麻醉學和神經(jīng)外科助理教授，以及生物學和應用物理學副教授Mark Schnitzer博士正在進一步研究。“我們正在研究大腦對這些信息的看法，”Scherrer說。“雖然神經(jīng)可以檢測到痛苦的刺激，但這種信息在到達大腦之前并不意味著任何情緒，因此我們開始尋找大腦中存在疼痛不適的細胞。”

在動物腦成像和分子檢測的支持下，研究人員在杏仁核中找到了一組細胞，這是一個經(jīng)典地與情緒和恐懼相關的大腦區(qū)域，似乎特別適合作為疼痛厭惡的開關。雖然這項研究是在老鼠身上做出的，但有理由認為它有一天可以作為人類疼痛的治療目標，因為小鼠和人類杏仁核的功能并沒有那么不同。科學家希望，研究這組細胞可以揭示慢性疼痛的潛在治療方法。

這個想法是患者患有疼痛的情緒不愉快，而不是疼痛感。如果有一種方法可以減輕情緒傷害，而不是疼痛的身體感覺，這對慢性疼痛患者來說可能很大。

一篇描述該研究結果的論文將于1月18日在“ 科學”雜志上發(fā)表。Scherrer和Schnitzer也是霍華德休斯醫(yī)學研究所的研究員，分享資深作者身份。博士后學者Gregory Corder博士和前博士后學者Biafra Ahanonu博士是共同的主要作者。

偷看痛苦的神經(jīng)元

杏仁核對于研究人員來說似乎是一個合乎邏輯的起點，因為它是大腦中情感的良好中樞。在杏仁核中，他們通過尋找在短暫疼痛刺激期間活躍的小鼠中的神經(jīng)元來縮小他們的搜索范圍 - 例如一滴熱的但不是燙傷的水施加到爪子上?；钴S的神經(jīng)元表達更多的特定基因，稱為c-Fos，實際上，在這種刺激后，表達c-Fos的神經(jīng)元的海洋會爆發(fā)。

“但這真的只能告訴你那些神經(jīng)元在某些時候是活躍的，并且它不夠具體，”Scherrer說。“我們想要的是看看自由移動的動物的神經(jīng)元。”

為了觀察鼠腦大腦的深層布線，Scherrer與Schnitzer合作，后者開發(fā)了一種“迷你鏡” - 一個關于小紙夾長度的顯微鏡，可以貼在鼠標頭上以記錄其活動。腦。他們策略性地定位設備以顯示杏仁核?；钪秃玫睦鲜罂梢噪S心所欲地漫步，而迷你鏡則記錄了神經(jīng)元中的鈣通量，這是細胞活動的代表。

科學家們用顯微鏡觀察了小鼠的大腦，觀察了小鼠發(fā)現(xiàn)不舒服的東西，觀察了厭惡反應，然后檢查了哪些神經(jīng)元是活躍的。“通過這種設置，我們在杏仁核中發(fā)現(xiàn)了一組神經(jīng)元，它們選擇性地編碼與痛苦經(jīng)歷的情感方面相關的信號，”Schnitzer說。

當老鼠接觸到一滴令人不舒服的熱水或冷水(兩者都嚴重不足以傷害老鼠)時，他們退出，向科學家發(fā)出信號，表示嚙齒動物并不高興。退出后，顯微鏡的記錄顯示在杏仁核中發(fā)射的一束神經(jīng)元 - 特別是在基底外側區(qū)域 - 表明這些神經(jīng)元是疼痛情緒的特異性原因。

然而，這個基底外側整體仍然可能只是為了傳遞一般情緒，而不是特別是痛苦的不愉快。因此，研究人員給小鼠喂食糖水 - 一種可以為任何老鼠帶來快樂的甜食 - 并且密切關注懷疑會引起不快的神經(jīng)元收集。正如所料，那些神經(jīng)元保持沉默。

“在經(jīng)歷疼痛和體驗煩人的事情之間也存在差異，因此我們進一步想要測試疼痛期間杏仁核神經(jīng)元活躍是否也與整體負面情緒有關，而不是特別疼痛，”Scherrer說。

什么嘲笑老鼠?同樣的事情可能會困擾一個兄弟姐妹：臉上的微小空氣，令人不快的苦味或非常難聞的氣味。在打擾老鼠的同時，研究人員再次監(jiān)測了基底外側杏仁核疼痛的集合，在這里，神經(jīng)元仍然受到抑制。

追蹤疼痛的感知

“在完成所有這些之后，我們得出結論，這組神經(jīng)元在疼痛期間有選擇地反應，”Scherrer說。“但它仍未充分證明它們支撐著情緒反應。”

為了更深入地研究這個問題，研究人員建立了一條有三條看不見的小巷的步行道：最左邊是冷條，右邊是熱條; 兩者之間是溫帶的中間地帶。(就上下文而言，在兩個外部車道中行走相當于在冬季或夏季分別赤腳走在人行道上 - 不舒服，但不會永久損壞。)

走在賽道上的正常老鼠逐漸了解到中間車道是可以忍受的，而外面的兩個車道是令人不愉快的。但是在一組精選的小鼠中，研究人員暫時禁用了一系列杏仁核疼痛神經(jīng)元，這些神經(jīng)元被認為可以傳遞身體不適的感覺。這些老鼠 - 沒有痛苦煽動的不愉快 - 在外圍地區(qū)徘徊，不受極端溫度的影響。

Scherrer說，有趣的是，這些老鼠并沒有喪失體力。“痛苦對他們來說不再是不愉快的，”他說。嚙齒動物仍然可以感受到身體的感覺并做出反應，但他們曾經(jīng)認為令人不愉快的刺激(熱水或冷水滴)不再令人煩惱。例如，當暴露在一滴熱水中時，具有靜音基底外側神經(jīng)系統(tǒng)的小鼠會將它們的爪移離滴管，表明它們感覺到刺激 - 但是它們會將它們的爪子移回其原始位置，正常老鼠沒做的。Scherrer說，這是利用整體作為疼痛治療工具的關鍵部分，作為一種動物或人類，沒有任何物理感覺任何東西的能力使他們?nèi)菀资軅?/p>

從長遠來看，Scherrer的目的是確認小鼠中基底外側系綜合的功能與人類相同，然后在線下，找到一種安全有效的方法來使組合功能靜音，而不會干擾其他神經(jīng)元。

“對人類的慢性疼痛確實沒有好的治療方法，而且這是阿片類藥物流行的主要驅動因素，”Scherrer說。“但是你會注意到，服用阿片類藥物治療疼痛的患者仍然可以感受到疼痛的感覺，但說它不那么麻煩 - 疼痛的情緒也不同。我們未來的大希望是基底外側整體的細胞可以是一種策略，可以在不引起成癮的情況下遏制疼痛的疾病，因此，理想情況下，可以替代阿片類藥物治療。“