Nature子刊发现啮齿动物的大脑回路可能与疼痛的负面情绪有关

【字体: 时间:2021年10月19日 来源:NIH/National Institute on Drug Abuse

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  一项新的研究发现,啮齿类动物大脑中的神经回路可能在介导疼痛诱导的快感减退中起着重要作用,快感减退是一种执行奖励驱动行为的动机下降。在啮齿类动物的临床前疼痛模型中,研究人员能够改变这一回路的活动并恢复动机水平。

  

在基本层面上,疼痛包括两个部分——感觉(你感受到的疼痛)和情感(疼痛的负面情绪部分)。快感缺乏是情感性疼痛的一个标志,是抑郁症的一个常见特征,也可能增加一个人对阿片类药物使用障碍(OUD)的脆弱性。鉴于这种关系,更好地理解与疼痛的情感成分有关的大脑回路是NIDA研究项目的重要组成部分。

“慢性疼痛不仅存在于生理层面,还存在于许多层面,这项研究证明了情感疼痛的生物学基础。NIDA主任Nora D. Volkow医学博士说:“这是一个有力的提醒,心理现象,如情感疼痛,是生物过程的结果。“令人兴奋的是,我们看到了一条前进道路的开端,这可能会为解决疼痛的动机和情感影响的治疗干预铺平道路。”

为了调查疼痛的情感成分可能是什么,圣路易斯华盛顿大学的研究人员在先前的研究基础上观察到,处于疼痛中的老鼠比没有疼痛的老鼠更有可能消耗更高剂量的海洛因。此外,他们对糖片等自然奖励的动机也降低了。这一新的研究方向旨在揭示与这一通路有关的大脑回路,以便更好地理解疼痛与人的动机状态相关变化之间的关系。

在这项新研究中,研究人员测量了腹侧被盖区多巴胺神经元的活动,该区域是大脑“奖励系统”的一部分,负责处理奖励和协调动机行为。当老鼠用前爪按压杠杆以获得糖片(奖励)时,研究人员测量了它们的多巴胺神经元活动。为了评估疼痛对动物行为和多巴胺神经元活动的影响,研究人员将盐水(控制条件)或产生局部炎症(疼痛条件)的溶液注射到后爪。

48小时后,研究人员发现,处于疼痛状态的老鼠为了获得糖片而压杠杆的次数减少了,这表明它们的动机减少了,它们的多巴胺神经元也不那么活跃了。他们随后发现,多巴胺神经元不那么活跃的原因是疼痛激活了大脑中一个被称为喙内侧被盖核(RMTg)的区域的细胞,该区域产生抑制性神经化学物质GABA,而GABA阻止了多巴胺神经元的活动。

然而,当研究人员人为恢复多巴胺神经元的活动(通过一个过程被称为chemogenetics),他们能够扭转负面影响疼痛的奖励系统和恢复的动机,推动杠杆糖平板电脑鼠的痛苦,即使有痛苦的刺激仍然存在。

在其他实验中,研究人员还能够通过逆转由疼痛引起的GABA神经元的过度活跃来恢复多巴胺神经元的活动。这样做恢复了正在经历痛苦的老鼠的动力,它们更喜欢甜的蔗糖溶液而不是水,这表明它们感受快乐的能力有所提高,尽管它们也有疼痛。

据作者所知,这是第一次有报道称,疼痛可以促进GABA神经元的活动,并通过RMTg在大脑奖励系统中形成“抑制通路”,从而导致多巴胺细胞的活动减少。

“疼痛主要是在周围部位而不是大脑中进行研究的,目的是减少或消除疼痛的感官成分。与此同时,疼痛的情感成分和相关的并发症,如抑郁、焦虑和缺乏感受快乐的能力,在很大程度上被忽视了,”研究作者Jose Morón-Concepcion博士说。

这项研究的作者、圣路易斯华盛顿大学的Meaghan Creed博士补充说:“能够向疼痛患者表明,他们的心理健康和行为变化与身体感觉一样真实,这是令人满意的,我们也许有一天能够治疗这些变化。”

Journal Reference:

  1. T Markovic, et al. Pain induces adaptations in ventral tegmental area dopamine neurons to drive anhedonia-like behavior. Nature Neuroscience, 2021 DOI: 10.1038/s41593-021-00924-3

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