2024年7月17日晚20點(diǎn)，中國(guó)科學(xué)院心理研究所研究員、博士生導(dǎo)師涂毅恒作為腦客中國(guó)科研第151位講者為大家?guī)?lái)主題為《從腦老化的視角探索疼痛與認(rèn)知障礙之間的關(guān)聯(lián)》的報(bào)告。以下內(nèi)容節(jié)選自直播視頻：
1、背景介紹
各位老師同學(xué)，晚上好。謝謝主持人的介紹，非常感謝腦客中國(guó)的邀請(qǐng)，提供的交流平臺(tái)。今天我想給大家分享的內(nèi)容是《從腦老化的視角來(lái)探索疼痛與認(rèn)知障礙之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制》。
對(duì)于疼痛，相信大家都不陌生，大家肯定都有過(guò)疼痛的體驗(yàn)。其實(shí)早在2500年前，古希臘的詩(shī)人Aeschylus就說(shuō)了：“除了神之外，誰(shuí)能夠一生沒(méi)有疼痛呢？ ”
據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)目前至少有超過(guò)一億人受到慢性疼痛的困擾。根據(jù)柳葉刀在2021年發(fā)表的流行病學(xué)研究顯示，中國(guó)人生活在慢性疼痛下的年限，從1990年到2017年，在接近20年的時(shí)間里面，增長(zhǎng)到了34.8%，在所有的疾病里面是排名第一的。
盡管疼痛的影響非常大，但針對(duì)它的有效鎮(zhèn)痛手段還是十分匱乏。在過(guò)去50年間，一直沒(méi)有除了阿片類藥物之外更有效的鎮(zhèn)痛手段進(jìn)入到臨床。而阿片類藥物在帶來(lái)鎮(zhèn)痛效果的同時(shí)，也會(huì)造成成癮的問(wèn)題，長(zhǎng)期服用阿片類藥物造成成癮問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致一些非常嚴(yán)重的后果，過(guò)量服用阿片類的鎮(zhèn)痛藥甚至?xí)?dǎo)致死亡。
疼痛以及疼痛所帶來(lái)的藥物成癮問(wèn)題，給社會(huì)帶來(lái)了非常大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。對(duì)于疼痛的機(jī)制研究以及非成癮性鎮(zhèn)痛手段的研究，是疼痛研究領(lǐng)域里面非常重要的科學(xué)問(wèn)題。
疼痛的神經(jīng)機(jī)制在過(guò)去幾十年間一直在被研究，它的機(jī)制是非常復(fù)雜的，傷害性的信號(hào)通過(guò)外周神經(jīng)纖維，脊髓、腦干一直傳遞到大腦當(dāng)中。在2021年，諾貝爾生物醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)就頒給了兩位研究外周感受器的科學(xué)家。一個(gè)是溫度感受器，一個(gè)是壓力感受器，這兩種感受器都是疼痛的相關(guān)特異性的外周感受器。
雖然在外周已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些疼痛特性的機(jī)制，但是疼痛的中樞，特別是在大腦里面的神經(jīng)機(jī)制依然是不清楚的。
在過(guò)去20年里，研究疼痛的科學(xué)家們就在大腦里面發(fā)現(xiàn)了非常復(fù)雜的神經(jīng)環(huán)路參與處理急性疼痛、慢性疼痛以及急性疼痛和慢性疼痛之間慢性化的過(guò)程。 這些大腦區(qū)域就包括了和感覺(jué)相關(guān)的腦區(qū)，像丘腦，S1和S2，還有跟情緒相關(guān)的腦區(qū)，像杏仁核和島葉，也有和認(rèn)知相關(guān)的腦區(qū)，包括背外側(cè)皮層和眶額葉等。
疼痛它不僅僅體現(xiàn)為被刺激所主導(dǎo)的上行傳導(dǎo)，從脊髓腦干通過(guò)皮層下一直傳到大腦皮層。疼痛還體現(xiàn)為被認(rèn)知所主導(dǎo)的下行調(diào)控，信號(hào)從前額葉也會(huì)往下傳到皮層下區(qū)，腦干，再傳回脊髓。 所以疼痛的神經(jīng)傳導(dǎo)是非常復(fù)雜的。
2、研究問(wèn)題
在過(guò)去5年，我們課題組就系統(tǒng)性的研究了疼痛，特別是人類疼痛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)表征。我們關(guān)注了疼痛的上行和下行傳導(dǎo)的兩條通路。在上行傳導(dǎo)通路里面我們關(guān)注的是丘腦皮層的通路，丘腦是感覺(jué)信號(hào)上行傳導(dǎo)的中繼站，他負(fù)責(zé)將上行傳導(dǎo)信號(hào)投射到大腦皮層上。我們發(fā)現(xiàn)丘腦通過(guò)投射不同核團(tuán)到不同的腦區(qū)處理多種疼痛信息。而在下行調(diào)控方面，我們關(guān)注認(rèn)知因素怎么通過(guò)影響前額葉腦區(qū)，然后投射到皮層下的區(qū)域，進(jìn)而影響疼痛的感受。
在我們自己的這個(gè)研究當(dāng)中，會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)疼痛的感覺(jué)、情緒和認(rèn)知三個(gè)維度是密不可分的，它們相互影響共同形成了一個(gè)非常復(fù)雜的生理現(xiàn)象。
而當(dāng)疼痛慢性化之后，也就是疼痛的持續(xù)時(shí)間超過(guò)三個(gè)月以上的。大部分的慢性疼痛患者都會(huì)伴隨著情緒問(wèn)題，更低的認(rèn)知水平和更高的癡呆風(fēng)險(xiǎn)。隨著人口老齡化程度的加深，慢性疼痛、抑郁還有癡呆的共病已經(jīng)成為了社會(huì)的一個(gè)非常重大的負(fù)擔(dān)。所以為了解決這個(gè)負(fù)擔(dān)，我們首先就要去解析他們之間的關(guān)聯(lián)，或者說(shuō)共病的機(jī)制。
在疼痛與情緒的關(guān)聯(lián)機(jī)制方面，近些年來(lái)這個(gè)領(lǐng)域中的研究已經(jīng)取得了一系列非常重要的進(jìn)展。 比如說(shuō)在2018年，中科大張志老師團(tuán)隊(duì)發(fā)表的研究，在疼痛抑郁的病人和疼痛抑郁的小鼠上就發(fā)現(xiàn)了杏仁核到中縫背側(cè)的連接減少，這樣一條神經(jīng)環(huán)路的異常可能是造成兩種疾病共病的一個(gè)非常重要原因。
我們自己團(tuán)隊(duì)的研究也是在慢性疼痛、急性疼痛誘發(fā)人類被試和大鼠上去研究了丘腦皮層的神經(jīng)活動(dòng)怎么樣來(lái)參與處理感覺(jué)和情緒信息。我們就發(fā)現(xiàn)它是有不同的丘腦皮層連接和神經(jīng)活動(dòng)來(lái)參與處理疼痛這兩個(gè)維度的信息。
與之對(duì)應(yīng)的是疼痛和認(rèn)知之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制仍需要深入的研究。疼痛和認(rèn)知關(guān)聯(lián)機(jī)制主要存在兩個(gè)方面。
一方面是認(rèn)知如何來(lái)調(diào)控疼痛感受，Science上這篇綜述文章也強(qiáng)調(diào)了認(rèn)知過(guò)程對(duì)于疼痛的調(diào)控作用是非常重要的。我們知道認(rèn)知過(guò)程其實(shí)是非常廣的一個(gè)概念，它包括了學(xué)習(xí)，注意等等不同的認(rèn)知過(guò)程。在我們自己的研究就關(guān)注了期望這樣一個(gè)非常重要的認(rèn)知過(guò)程對(duì)于疼痛的調(diào)控作用，以及它的神經(jīng)震蕩和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。
另外一方面，我們關(guān)注的問(wèn)題是慢性疼痛如何引起認(rèn)知功能的障礙，甚至是癡呆。這是因?yàn)榍捌诘囊恍┝餍胁W(xué)的研究顯示，持續(xù)性的疼痛往往會(huì)帶來(lái)記憶的損傷和癡呆風(fēng)險(xiǎn)的提升，這也就提示我們慢性疼痛和癡呆之間是存在的共病機(jī)制的。
但是研究這種共病的往往存在著兩個(gè)難點(diǎn)。 第一是因?yàn)槁蕴弁炊喟l(fā)生于身體除了大腦之外的其他的身體部位。比如說(shuō)肌肉、骨骼，包括內(nèi)臟的疼痛。他們的共病就牽扯到了中樞和外周的交互機(jī)制，也就是說(shuō)它其實(shí)不是在單一大腦當(dāng)中發(fā)生的，它可能是存在多器官之間的交互。
另外的一個(gè)難點(diǎn)是這種關(guān)聯(lián)機(jī)制可能涉及到從基因、細(xì)胞、組織、器官到整體的身體系統(tǒng)的多層級(jí)機(jī)制。所以目前的慢性疼痛如何引起認(rèn)知功能的障礙尚且缺乏一個(gè)多層級(jí)的系統(tǒng)性的生理病理機(jī)制。
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