近日，中國(guó)科學(xué)院心理健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡理研究組利用腦電和功能磁共振成像技術(shù)揭示了疼痛分辨力穩(wěn)定且特異的神經(jīng)指標(biāo)。相關(guān)成果已在線發(fā)表于Cell子刊Cell Reports Medicine，題為Selective and Replicable Neuroimaging-based Indicators of Pain Discriminability。
疼痛是人類(lèi)無(wú)法忽略的一個(gè)健康難題。對(duì)于個(gè)人而言，疼痛帶來(lái)的無(wú)盡痛苦可能引發(fā)抑郁癥乃至自殺；對(duì)于整個(gè)社會(huì)而言，慢性疼痛患病率高達(dá)20%～50%，每年給我國(guó)造成超過(guò)數(shù)千億人民幣的經(jīng)濟(jì)損失。為了更有效地促進(jìn)鎮(zhèn)痛方法開(kāi)發(fā)以消除疼痛，就需要深入理解疼痛的神經(jīng)加工機(jī)制并開(kāi)發(fā)疼痛的客觀神經(jīng)指標(biāo)。然而，大多數(shù)疼痛刺激誘發(fā)的腦響應(yīng)不具有疼痛特異性[1,2]，因而無(wú)法在臨床應(yīng)用中作為疼痛的特異性神經(jīng)指標(biāo)。
為了解決這一問(wèn)題，胡理研究組創(chuàng)造性地將疼痛敏感性區(qū)分為絕對(duì)敏感性和差異敏感性這兩個(gè)獨(dú)立的概念。絕對(duì)疼痛敏感性刻畫(huà)了個(gè)體對(duì)相同疼痛刺激感知的差異，而差異疼痛敏感性（或稱(chēng)為疼痛分辨力）則代表了個(gè)體區(qū)分不同疼痛刺激的能力。已有研究通常只探究了疼痛誘發(fā)腦響應(yīng)和絕對(duì)疼痛敏感性的關(guān)系，而忽視了哪些神經(jīng)響應(yīng)能夠反映差異疼痛敏感性——即便已有研究證實(shí)了差異疼痛敏感性和慢性疼痛有著密切關(guān)聯(lián)[3,4]。為彌補(bǔ)這一不足，胡理研究組開(kāi)展了一項(xiàng)腦電研究和一項(xiàng)功能磁共振成像研究，利用信號(hào)檢測(cè)論量化了感覺(jué)分辨力，考察了哪些神經(jīng)指標(biāo)反映了疼痛分辨力，并在五個(gè)大數(shù)據(jù)集中檢驗(yàn)了這些神經(jīng)指標(biāo)的可重復(fù)性和疼痛特異性。
(資料圖)
腦電研究納入了三個(gè)大數(shù)據(jù)集（數(shù)據(jù)集1～3，總N=366）。每個(gè)數(shù)據(jù)集都采用了相同的實(shí)驗(yàn)任務(wù)：給被試施加痛覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)四種感覺(jué)模態(tài)的刺激，每種感覺(jué)模態(tài)均有高、低兩種強(qiáng)度，最后要求被試對(duì)刺激做出0～10的主觀強(qiáng)度評(píng)分。結(jié)果顯示，在數(shù)據(jù)集1中，高、低強(qiáng)度疼痛刺激誘發(fā)的N1、N2和P2幅值差異（高-低）與基于信號(hào)檢測(cè)論的疼痛分辨力指標(biāo)（AUC）存在顯著相關(guān)（圖1）。這一發(fā)現(xiàn)在數(shù)據(jù)集2和3中得到了很好的重復(fù)。另一方面，高、低強(qiáng)度下的幅值差異（高-低）卻與相應(yīng)的觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)分辨力不存在穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系（圖2）。深入分析排除了可能的混淆因素：換用不同的分辨力指標(biāo)（AUC、d′、高低刺激強(qiáng)度下的評(píng)分差異）、匹配不同模態(tài)間的主觀評(píng)分差異、匹配不同模態(tài)的AUC指標(biāo)均不改變主要結(jié)果，依然只有疼痛模態(tài)下的腦電響應(yīng)與分辨力有穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系。
圖1. 疼痛誘發(fā)腦電響應(yīng)與分辨力穩(wěn)定相關(guān)
圖2. 非痛刺激誘發(fā)腦電響應(yīng)與分辨力無(wú)穩(wěn)定相關(guān)
功能磁共振成像研究得到了和腦電研究一致的結(jié)果。該研究包含兩個(gè)大數(shù)據(jù)集（數(shù)據(jù)集4和5，總N = 399），實(shí)驗(yàn)任務(wù)也是要求被試對(duì)不同模態(tài)、強(qiáng)度的感覺(jué)刺激做出主觀評(píng)分。對(duì)數(shù)據(jù)集4的分析結(jié)果顯示，初級(jí)體感皮層、次級(jí)體感皮層、腦島、前扣帶回、丘腦等一系列腦區(qū)在高、低強(qiáng)度下的激活差異（高-低）與疼痛分辨力存在顯著相關(guān)（圖3）。這一結(jié)果也在數(shù)據(jù)集5中得到重復(fù)。然而，與疼痛模態(tài)不同，觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)模態(tài)下幾乎沒(méi)有體素與相應(yīng)的分辨力有相關(guān)關(guān)系（圖4）。換用不同的分辨力指標(biāo)和匹配不同模態(tài)間的主觀評(píng)分依然得到了一致的結(jié)果?？梢?jiàn)，疼痛刺激誘發(fā)的腦區(qū)激活可特異地反映疼痛分辨力。
圖3. 疼痛誘發(fā)腦區(qū)激活與分辨力穩(wěn)定相關(guān)
圖4. 非痛刺激誘發(fā)腦區(qū)激活與分辨力無(wú)穩(wěn)定相關(guān)
研究結(jié)果揭示了疼痛分辨力穩(wěn)定且特異的神經(jīng)指標(biāo)，為經(jīng)典疼痛誘發(fā)腦響應(yīng)的功能意義提供了新的解釋?zhuān)由盍巳藗儗?duì)疼痛感知及其內(nèi)在機(jī)制的理解。以往研究已證實(shí)，慢性疼痛病人的疼痛分辨力存在異常，且治療前的疼痛分辨力可以預(yù)測(cè)慢性疼痛的預(yù)后情況[3,4]。因此，該研究發(fā)現(xiàn)的疼痛分辨力神經(jīng)指標(biāo)也對(duì)臨床實(shí)踐中的慢性疼痛診治和個(gè)體化疼痛評(píng)估提供了重要啟示。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金 (32071061、31822025、32171077)、北京市自然科學(xué)基金（JQ22018）、科技部科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類(lèi)腦研究”青年科學(xué)家項(xiàng)目（2022ZD0206400）、中國(guó)科學(xué)院心理研究所科學(xué)基金(E2CX4015)等的資助。
論文第一作者為心理所博士生張立波，通訊作者為胡理研究員。
論文信息：
Zhang LB, Lu XJ, Huang G, Zhang HJ, Tu YH, Kong YZ, & Hu L. (2022). Selective and replicable neuroimaging-based indicators of pain discriminability, Cell Reports Medicine, https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2022.100846
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標(biāo)簽： 神經(jīng)指標(biāo)
