脑细胞使疼痛难以忍受

如果你踩到大头钉，大脑中的神经元会注册两件事：你脚上有一种刺骨的身体感觉，而且这种感觉并不令人愉快。现在，斯坦福大学的一个科学家小组已经确定了一小群负责后者的脑细胞 - 即疼痛的负面情绪。

疼痛研究传统上集中于疼痛感知前线的神经元和分子 - 处理蜇伤，割伤，烧伤等的神经细胞 - 并最终传达物理威胁信息。什么GrégoryScherrer博士，麻醉学和神经外科助理教授，以及生物学和应用物理学副教授Mark Schnitzer博士正在进一步研究。“我们正在研究大脑对这些信息的看法，”Scherrer说。“虽然神经可以检测到痛苦的刺激，但这种信息在到达大脑之前并不意味着任何情绪，因此我们开始寻找大脑中存在疼痛不适的细胞。”

在动物脑成像和分子检测的支持下，研究人员在杏仁核中找到了一组细胞，这是一个经典地与情绪和恐惧相关的大脑区域，似乎特别适合作为疼痛厌恶的开关。虽然这项研究是在老鼠身上做出的，但有理由认为它有一天可以作为人类疼痛的治疗目标，因为小鼠和人类杏仁核的功能并没有那么不同。科学家希望，研究这组细胞可以揭示慢性疼痛的潜在治疗方法。

这个想法是患者患有疼痛的情绪不愉快，而不是疼痛感。如果有一种方法可以减轻情绪伤害，而不是疼痛的身体感觉，这对慢性疼痛患者来说可能很大。

一篇描述该研究结果的论文将于1月18日在“ 科学”杂志上发表。Scherrer和Schnitzer也是霍华德休斯医学研究所的研究员，分享资深作者身份。博士后学者Gregory Corder博士和前博士后学者Biafra Ahanonu博士是共同的主要作者。

偷看痛苦的神经元

杏仁核对于研究人员来说似乎是一个合乎逻辑的起点，因为它是大脑中情感的良好中枢。在杏仁核中，他们通过寻找在短暂疼痛刺激期间活跃的小鼠中的神经元来缩小他们的搜索范围 - 例如一滴热的但不是烫伤的水施加到爪子上。活跃的神经元表达更多的特定基因，称为c-Fos，实际上，在这种刺激后，表达c-Fos的神经元的海洋会爆发。

“但这真的只能告诉你那些神经元在某些时候是活跃的，并且它不够具体，”Scherrer说。“我们想要的是看看自由移动的动物的神经元。”

为了观察鼠脑大脑的深层布线，Scherrer与Schnitzer合作，后者开发了一种“迷你镜” - 一个关于小纸夹长度的显微镜，可以贴在鼠标头上以记录其活动。脑。他们策略性地定位设备以显示杏仁核。活着和好的老鼠可以随心所欲地漫步，而迷你镜则记录了神经元中的钙通量，这是细胞活动的代表。

科学家们用显微镜观察了小鼠的大脑，观察了小鼠发现不舒服的东西，观察了厌恶反应，然后检查了哪些神经元是活跃的。“通过这种设置，我们在杏仁核中发现了一组神经元，它们选择性地编码与痛苦经历的情感方面相关的信号，”Schnitzer说。

当老鼠接触到一滴令人不舒服的热水或冷水(两者都严重不足以伤害老鼠)时，他们退出，向科学家发出信号，表示啮齿动物并不高兴。退出后，显微镜的记录显示在杏仁核中发射的一束神经元 - 特别是在基底外侧区域 - 表明这些神经元是疼痛情绪的特异性原因。

然而，这个基底外侧整体仍然可能只是为了传递一般情绪，而不是特别是痛苦的不愉快。因此，研究人员给小鼠喂食糖水 - 一种可以为任何老鼠带来快乐的甜食 - 并且密切关注怀疑会引起不快的神经元收集。正如所料，那些神经元保持沉默。

“在经历疼痛和体验烦人的事情之间也存在差异，因此我们进一步想要测试疼痛期间杏仁核神经元活跃是否也与整体负面情绪有关，而不是特别疼痛，”Scherrer说。

什么嘲笑老鼠?同样的事情可能会困扰一个兄弟姐妹：脸上的微小空气，令人不快的苦味或非常难闻的气味。在打扰老鼠的同时，研究人员再次监测了基底外侧杏仁核疼痛的集合，在这里，神经元仍然受到抑制。

追踪疼痛的感知

“在完成所有这些之后，我们得出结论，这组神经元在疼痛期间有选择地反应，”Scherrer说。“但它仍未充分证明它们支撑着情绪反应。”

为了更深入地研究这个问题，研究人员建立了一条有三条看不见的小巷的步行道：最左边是冷条，右边是热条; 两者之间是温带的中间地带。(就上下文而言，在两个外部车道中行走相当于在冬季或夏季分别赤脚走在人行道上 - 不舒服，但不会永久损坏。)

走在赛道上的正常老鼠逐渐了解到中间车道是可以忍受的，而外面的两个车道是令人不愉快的。但是在一组精选的小鼠中，研究人员暂时禁用了一系列杏仁核疼痛神经元，这些神经元被认为可以传递身体不适的感觉。这些老鼠 - 没有痛苦煽动的不愉快 - 在外围地区徘徊，不受极端温度的影响。

Scherrer说，有趣的是，这些老鼠并没有丧失体力。“痛苦对他们来说不再是不愉快的，”他说。啮齿动物仍然可以感受到身体的感觉并做出反应，但他们曾经认为令人不愉快的刺激(热水或冷水滴)不再令人烦恼。例如，当暴露在一滴热水中时，具有静音基底外侧神经系统的小鼠会将它们的爪移离滴管，表明它们感觉到刺激 - 但是它们会将它们的爪子移回其原始位置，正常老鼠没做的。Scherrer说，这是利用整体作为疼痛治疗工具的关键部分，作为一种动物或人类，没有任何物理感觉任何东西的能力使他们容易受伤。

从长远来看，Scherrer的目的是确认小鼠中基底外侧系综合的功能与人类相同，然后在线下，找到一种安全有效的方法来使组合功能静音，而不会干扰其他神经元。

“对人类的慢性疼痛确实没有好的治疗方法，而且这是阿片类药物流行的主要驱动因素，”Scherrer说。“但是你会注意到，服用阿片类药物治疗疼痛的患者仍然可以感受到疼痛的感觉，但说它不那么麻烦 - 疼痛的情绪也不同。我们未来的大希望是基底外侧整体的细胞可以是一种策略，可以在不引起成瘾的情况下遏制疼痛的疾病，因此，理想情况下，可以替代阿片类药物治疗。“