近日，中國科學院心理健康重點實驗室胡理研究組利用腦電和功能磁共振成像技術揭示了疼痛分辨力穩定且特異的神經指標。相關成果已在線發表于Cell子刊Cell Reports Medicine，題為Selective and Replicable Neuroimaging-based Indicators of Pain Discriminability。
疼痛是人類無法忽略的一個健康難題。對于個人而言，疼痛帶來的無盡痛苦可能引發抑郁癥乃至自殺；對于整個社會而言，慢性疼痛患病率高達20%～50%，每年給我國造成超過數千億人民幣的經濟損失。為了更有效地促進鎮痛方法開發以消除疼痛，就需要深入理解疼痛的神經加工機制并開發疼痛的客觀神經指標。然而，大多數疼痛刺激誘發的腦響應不具有疼痛特異性[1,2]，因而無法在臨床應用中作為疼痛的特異性神經指標。
為了解決這一問題，胡理研究組創造性地將疼痛敏感性區分為絕對敏感性和差異敏感性這兩個獨立的概念。絕對疼痛敏感性刻畫了個體對相同疼痛刺激感知的差異，而差異疼痛敏感性（或稱為疼痛分辨力）則代表了個體區分不同疼痛刺激的能力。已有研究通常只探究了疼痛誘發腦響應和絕對疼痛敏感性的關系，而忽視了哪些神經響應能夠反映差異疼痛敏感性——即便已有研究證實了差異疼痛敏感性和慢性疼痛有著密切關聯[3,4]。為彌補這一不足，胡理研究組開展了一項腦電研究和一項功能磁共振成像研究，利用信號檢測論量化了感覺分辨力，考察了哪些神經指標反映了疼痛分辨力，并在五個大數據集中檢驗了這些神經指標的可重復性和疼痛特異性。
(資料圖)
腦電研究納入了三個大數據集（數據集1～3，總N=366）。每個數據集都采用了相同的實驗任務：給被試施加痛覺、觸覺、聽覺和視覺四種感覺模態的刺激，每種感覺模態均有高、低兩種強度，最后要求被試對刺激做出0～10的主觀強度評分。結果顯示，在數據集1中，高、低強度疼痛刺激誘發的N1、N2和P2幅值差異（高-低）與基于信號檢測論的疼痛分辨力指標（AUC）存在顯著相關（圖1）。這一發現在數據集2和3中得到了很好的重復。另一方面，高、低強度下的幅值差異（高-低）卻與相應的觸覺、聽覺、視覺分辨力不存在穩定的相關關系（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（AUC、d′、高低刺激強度下的評分差異）、匹配不同模態間的主觀評分差異、匹配不同模態的AUC指標均不改變主要結果，依然只有疼痛模態下的腦電響應與分辨力有穩定的相關關系。
圖1. 疼痛誘發腦電響應與分辨力穩定相關
圖2. 非痛刺激誘發腦電響應與分辨力無穩定相關
功能磁共振成像研究得到了和腦電研究一致的結果。該研究包含兩個大數據集（數據集4和5，總N = 399），實驗任務也是要求被試對不同模態、強度的感覺刺激做出主觀評分。對數據集4的分析結果顯示，初級體感皮層、次級體感皮層、腦島、前扣帶回、丘腦等一系列腦區在高、低強度下的激活差異（高-低）與疼痛分辨力存在顯著相關（圖3）。這一結果也在數據集5中得到重復。然而，與疼痛模態不同，觸覺、聽覺和視覺模態下幾乎沒有體素與相應的分辨力有相關關系（圖4）。換用不同的分辨力指標和匹配不同模態間的主觀評分依然得到了一致的結果。可見，疼痛刺激誘發的腦區激活可特異地反映疼痛分辨力。
圖3. 疼痛誘發腦區激活與分辨力穩定相關
圖4. 非痛刺激誘發腦區激活與分辨力無穩定相關
研究結果揭示了疼痛分辨力穩定且特異的神經指標，為經典疼痛誘發腦響應的功能意義提供了新的解釋，加深了人們對疼痛感知及其內在機制的理解。以往研究已證實，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測慢性疼痛的預后情況[3,4]。因此，該研究發現的疼痛分辨力神經指標也對臨床實踐中的慢性疼痛診治和個體化疼痛評估提供了重要啟示。
該研究得到了國家自然科學基金 (32071061、31822025、32171077)、北京市自然科學基金（JQ22018）、科技部科技創新2030-“腦科學與類腦研究”青年科學家項目（2022ZD0206400）、中國科學院心理研究所科學基金(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
參考文獻：
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標簽： 神經指標
