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当前疼痛研究中，功能近红外光谱（fNIRS）多聚焦上肢，下肢研究较少。研究人员通过 fNIRS 观察 16 名健康参与者下肢不同部位刺激时大脑变化及感知反应。结果发现多因素影响氧合血红蛋白活性。该研究为疼痛机制研究提供新依据。
在人体复杂的生理机制中，疼痛的发生是一个涉及多方面的心理生理过程。以往的神经成像研究表明，疼痛刺激会引发大脑皮质和皮质下网络的一系列反应，大脑中多个区域都参与到疼痛的处理过程中，像初级（S1）和次级（S2）躯体感觉皮层、前额叶皮层（PFC）等。然而，目前用于研究疼痛相关大脑机制的功能磁共振成像（fMRI）存在不少局限，比如成本高昂、有金属植入物的人无法使用、对实验环境和参与者状态要求苛刻等。在这样的背景下，功能近红外光谱（fNIRS）技术崭露头角，它是一种非侵入性的脑成像技术，具有便携、使用限制少等优点，能实时测量氧合血红蛋白（HbO
2）和脱氧血红蛋白（HbR）浓度变化，从而反映大脑活动的血流动力学和代谢变化。但现有的 fNIRS 疼痛研究主要集中在上肢，对下肢区域的研究极为匮乏，尤其是腹股沟疼痛相关研究少之又少，且已有研究结果存在不一致性。为了填补这些研究空白，深入了解不同下肢部位疼痛刺激时大脑的反应，来自德国海德堡大学曼海姆医学院中央心理健康研究所等机构的研究人员开展了一项重要研究，该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。首先，招募了 16 名 21 - 30 岁的右利手健康参与者。然后，采用电刺激的方式，在参与者的双侧腹股沟和膝盖部位施加不同强度的电刺激（包括疼痛和非疼痛刺激）。同时，使用 fNIRS 技术，通过特定的设备和软件，记录大脑前额叶和双侧初级躯体感觉皮层的血流动力学变化。最后，利用多种数据处理和统计分析方法，如计算变异系数（CV）、运用 NIRS - SPM 软件处理数据、进行方差分析（ANOVA）等，对采集到的数据进行分析。
研究结果如下：
- 刺激强度：通过双向方差分析发现，身体部位和刺激方式（疼痛与非疼痛）对刺激强度有显著主效应，双侧膝盖的刺激强度显著低于左腹股沟。这表明不同身体部位对电刺激的敏感度存在差异。
- VAS 评分：重复测量方差分析显示，身体部位和刺激方式对 VAS 评分有显著主效应，但时间因素（刺激前与刺激后）无显著影响。虽然经过多重比较校正后，各身体部位间无显著差异，但右腹股沟的 VAS 评分低于左膝盖，呈现出一定趋势。这说明不同身体部位在疼痛感知程度上存在差异，且刺激方式会明显影响疼痛感知评分。
- 大脑激活分析：重复测量方差分析表明，大脑区域对 β 值有显著主效应，而身体部位和刺激方式无显著主效应，但身体部位、刺激方式和大脑区域之间的交互作用显著。具体来看，左腹股沟疼痛刺激时，同侧 S1 皮层和 PFC 出现去激活；右腹股沟刺激时，双侧 S1 皮层激活，PFC 去激活，且非疼痛刺激时同侧 S1 皮层激活更强；左膝盖刺激时，双侧 S1 皮层激活，PFC 去激活，疼痛和非疼痛刺激下大脑区域变化无统计学差异；右膝盖疼痛刺激时，双侧 S1 皮层和 PFC 激活，非疼痛刺激时同侧 S1 皮层激活、对侧 S1 皮层和 PFC 去激活，且疼痛刺激时这些区域的氧合血红蛋白水平显著升高。这些结果揭示了不同身体部位在不同刺激方式下，大脑各区域的激活和去激活模式存在差异。
在研究结论和讨论部分，研究表明不同下肢区域的刺激对健康受试者大脑氧合血流动力学活动没有显著的主效应，但刺激部位、强度等多种因素的相互作用在调节大脑活动方面发挥了作用，导致在特定刺激方式下出现不同的活动模式。这一现象可能与 PFC 不同区域对疼痛刺激的反应以及疼痛在腹股沟和膝盖部位的差异分布和传导有关。同时，研究还发现膝盖对感觉刺激的敏感性高于左腹股沟。该研究为疼痛感知在皮质水平的调节提供了有价值的证据，突出了 fNIRS 技术在研究不同下肢区域疼痛机制方面的潜力和可行性，为后续进一步探究下肢疼痛相关问题，尤其是截肢患者的幻肢痛研究奠定了重要基础。
