声音通过皮质-丘脑回路产生镇痛作用

自1960 年以来，科学家发现音乐和其他类型的声音能够缓解疼痛（如术后痛等），但其机制不清。2022年中国科学技术大学张智教授等发表于《Science》的文章，揭示声音镇痛的神经回路机制。研究内容和结果：（1）第一个科学问题：声音的哪个关键因素可以缓解疼痛。小鼠足底注射完全弗氏佐剂 (CFA)建立慢性炎症痛模型。小鼠听到三种不同类型声音：悦耳音乐 (CS)、不悦耳声音 (DS)、白噪声 (WN)。当背景噪音 (AN) 为45 分贝时，这三种声音在低强度（50 分贝）播放时均可缓解疼痛，而在高强度（60 分贝）播放时无明显镇痛效果。因此，声音镇痛的关键因素是强度，而不是声音的类型或感知愉悦度。声音的镇痛作用，取决于相对背景噪声约5 分贝的声强差 (5-dB SNR)。该研究在此基础上建立了声音镇痛的小鼠模型。（2）既往研究表明，听觉皮质的谷氨酸能神经元 (ACx

)，与痛觉信息处理相关。第二个科学问题：ACx

是否参与声音镇痛？在体多通道电生理记录发现，5-dB SNR 降低ACx 神经元的自发放电。化学遗传学抑制ACx

（模拟5-dB SNR 的作用），可以缓解疼痛。光遗传学激活双侧ACx

，可以取消5-dB SNR 的镇痛作用。以上结果表明，ACx

参与声音镇痛的机制。病毒示踪证明ACx 到丘脑后核 (PO) 和腹后核 (VP) 具有谷氨酸能投射：即存在ACx

→PO 和ACx

→VP 通路。（3）第三个科学问题：ACx

→PO 是否参与声音镇痛？在体多通道电生理和光纤光度记录发现，机械刺激CFA 致炎的小鼠后爪，PO 神经元的反应增加。在CFA 后爪致炎的小鼠，PO 神经元自发放电增加。5-dB SNR 降低PO 神经元自发放电。光遗传学抑制ACx

投射到PO 的纤维末梢（模拟5-dB SNR 的作用），降低PO 神经元的放电并缓解疼痛。光遗传学激活双侧ACx

→PO，即取消5-dB SNR 降低PO 神经元放电的作用，也取消5-dB SNR 的镇痛作用。在体单个神经元钙成像进一步证明，5-dB SNR 降低投射到PO的ACx 神经元的活动，5-dB SNR 也降低接受ACx 投射的PO 神经元(PO

)的活动。化学遗传学抑制PO

，可以模拟5-dB SNR 的镇痛作用。化学遗传学激活PO

，可以阻断5-dB SNR 的镇痛作用。以上结果表明，ACx

→PO 参与声音缓解后爪的疼痛。（4）第四个科学问题：ACx

→VP 是否参与声音镇痛？既往研究表明VP 介导上肢的感觉信息。该研究综合运用病毒示踪、在体多通道电生理等证明，ACx

→VP 参与声音缓解前爪的疼痛。总之，在小鼠模型中，该研究揭示声音通过皮质-丘脑回路产生镇痛作用，即ACx

→PO 和ACx

→VP 通路分别介导声音对后爪和前爪的镇痛作用。该研究为开发更安全的新镇痛疗法提供了方向和思路。（Zhou W, Ye C, Wang H,

. Sound induces analgesia through corticothalamic circuits. Science, 2022, 377(6602):198-204.北京大学神经科学研究所，刘风雨 译）