? ? ? ?2022年7月8日，Science雜志以RESEARCH ARTICLE的形式在線發表了中國科學技術大學生命科學與醫學部張智教授與美國國立衛生研究院Yuanyuan Liu教授聯合通訊的研究論文“Sound induces analgesia through corticothalamic circuits”。該研究深入揭示了聲音鎮痛的神經機制。
? ? ? ?早在1960年，有報道稱在牙科手術中音樂能夠舒緩情緒而噪音能有效緩解疼痛。隨后，越來越多的研究發現，音樂能夠有效緩解術后以及難治性疼痛。不僅如此，鑒于各種類型的音樂，以及自然聲和噪音等，均有能有緩解疼痛，因此有假設認為是聲音的某些內在特質或環境因素，而不是音樂本身發揮了鎮痛效應。
? ? ? ?為了探究音樂能否緩解小鼠的疼痛，研究人員首先給予炎性疼痛模型小鼠音樂聲刺激，發現在環境噪音45 dB 聲壓級（SPL）時，50 dB而不是60 dB的聲音能夠顯著提高小鼠痛閾。隨后進一步研究發現50 dB的非音樂聲及白噪音也均能有效提高小鼠痛閾。由于有研究認為音樂誘發的鎮痛效應可能與治療環境密切相關，為了探究環境因素在聲音誘發的鎮痛效應中的作用，研究人員將小鼠放在不同的環境中，發現高于環境噪音5 dB的聲音能夠有效提高模型小鼠的痛閾。
圖1.聲音刺激模式圖及低強度聲音鎮痛結果統計圖。
? ? ? ?為了研究聲音緩解疼痛的神經環路機制，作者分別以聲音加工的高級中樞聽皮層（ACx）和內側膝狀體（MGB）為起點進行正向病毒追蹤，發現ACx中谷氨酸神經元（ACxG1u）向軀體感覺丘腦的后核（PO）和腹后核（VP）有大量投射。不僅如此，低強度聲音能夠抑制ACxG1u神經元，化學遺傳學抑制ACxG1u神經元能夠提高小鼠痛閾。因此，作者進一步解析了ACx→PO和ACx→VP神經環路的結構，發現ACxG1u神經元支配了PO和VP中谷氨酸神經元。
圖2.聽皮層→軀體感覺丘腦神經環路結構解析。
? ? ? ?隨后，作者進一步解析了這兩條神經環路在聲音緩解疼痛中的作用。通過在體電生理、深部鈣信號及鈣成像記錄發現，使用vonFrey毛刷刺激小鼠后肢時，能夠激活PO而不是VP中神經元。不僅如此，低強度聲音刺激或者光遺傳抑制ACx→PO神經環路能夠降低PO中神經元活性，而光遺傳激活這條環路能夠阻斷低強度聲音誘發的抑制效應及鎮痛效應。而通過化學遺傳學抑制PO中被ACx支配的神經元，也能夠顯著提高了疼痛小鼠的后肢痛閾。因此，ACx→PO神經環路介導了低強度聲音誘發的后肢鎮痛效應。
圖3.PO在聲音鎮痛中的功能研究。
? ? ? ?接著，作者進一步探究ACx→VP神經環路在低強度聲音誘發鎮痛效應中的作用。早期有研究提示，VP參與前肢軀體感覺信號的傳遞，作者通過在體電生理、深部鈣成像記錄及光遺傳化學遺傳操作發現，ACx→VP神經環路介導了低強度聲音誘發的上肢鎮痛效應。最終，作者鑒定了低強度聲音誘發鎮痛效應的神經環路機制。
圖4.聲音緩解疼痛的神經環路模式圖。
? ? ? ?本文的第一作者是中國科學技術大學特任副研究員周文杰博士，共同第一作者分別是中國科學技術大學博士生葉崇歡、安徽中醫藥大學王海濤教授、中國科學技術大學博士生毛煜；中國科學技術大學生命科學與醫學部張智、美國國立衛生研究院Yuanyuan Liu和安徽醫科大學陶文娟為該論文的共同通訊作者。
原文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn4663
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