當(dāng)身體的某個(gè)部位在受到傷害感到疼痛時(shí)，我們會(huì)本能地對(duì)它進(jìn)行揉搓或按摩，以此減輕疼痛程度，這種現(xiàn)象被稱為觸摸介導(dǎo)的鎮(zhèn)痛，這也是“閘門學(xué)說(shuō)”形成的理論基礎(chǔ)。對(duì)于觸摸介導(dǎo)的鎮(zhèn)痛機(jī)制，已有的研究認(rèn)為，脊髓中的廣動(dòng)力范圍（wide dynamic range, WDR）神經(jīng)元能夠同時(shí)接受來(lái)自脊髓背角的觸摸和傷害性信號(hào)輸入，可能是觸摸介導(dǎo)鎮(zhèn)痛的基礎(chǔ)。而進(jìn)一步在人身上的研究則表明，觸摸介導(dǎo)的鎮(zhèn)痛機(jī)制不止存在于脊髓層面，還與脊髓之上的大腦環(huán)路有關(guān)，包括大腦皮質(zhì)等一些區(qū)域，然而目前尚不清楚哪些皮質(zhì)區(qū)域會(huì)受到影響。

2022年11月16日，來(lái)自麻省理工學(xué)院麥戈文腦科學(xué)研究所的王帆教授團(tuán)隊(duì)在Science Advances雜志上發(fā)表題為“Somatosensory cortical signature of facial nociception and vibrotactile touch–induced analgesia”的文章，在該研究中，作者觀察到小鼠胡須拂動(dòng)產(chǎn)生觸覺信號(hào)能夠顯著緩解面部疼痛，而阻斷這一觸覺信號(hào)傳遞所依賴的丘腦到桶狀皮層（barrel cortex, S1B）環(huán)路，則導(dǎo)致該疼痛緩解作用消失。通過(guò)對(duì)S1B神經(jīng)元的鈣信號(hào)進(jìn)行分析，作者發(fā)現(xiàn)胡須拂動(dòng)改變了S1B神經(jīng)元對(duì)痛覺信號(hào)的處理，并推動(dòng)由傷害性刺激引起的神經(jīng)狀態(tài)向非傷害性的行為結(jié)果過(guò)渡。該研究表明，S1B整合了面部觸覺和痛覺信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了觸摸介導(dǎo)的鎮(zhèn)痛。
 

振動(dòng)觸覺信息主要由初級(jí)軀體感覺皮層（somatosensory cortex, S1）處理，但S1在痛覺中的確切作用仍有爭(zhēng)議。嚙齒類動(dòng)物利用胡須作為它們面部主要的觸覺傳感器。在探索環(huán)境的過(guò)程中，嚙齒類動(dòng)物會(huì)通過(guò)不同頻率的來(lái)回移動(dòng)它們的胡須（這一過(guò)程被稱為“拂動(dòng)”）來(lái)收集不同環(huán)境下的感官信息。眾所周知，S1B能夠?qū)ｉT處理小鼠胡須產(chǎn)生的觸覺信息，比如胡須接觸到的物體的位置、大小和紋理等。相對(duì)而言，對(duì)于S1B是否以及如何處理面部的痛覺信息目前仍然知之甚少。

為了建立一個(gè)嚙齒類動(dòng)物的觸覺鎮(zhèn)痛模型，作者假設(shè)，小鼠胡須拂動(dòng)可能會(huì)本能地抑制面部在急性有害刺激下的痛覺感受，如果是這樣，這將提供一個(gè)模型來(lái)研究S1B在觸摸、痛覺以及它們相互作用的機(jī)制。在該研究中，作者驗(yàn)證了這一假設(shè)：小鼠自發(fā)的胡須拂動(dòng)可以抑制其胡須皮墊對(duì)傷害性的熱或機(jī)械刺激的痛覺感受，該痛覺抑制需要依賴胡須的存在，剔除胡須后單純的面部肌肉運(yùn)動(dòng)無(wú)法緩解疼痛，表明胡須拂動(dòng)產(chǎn)生的觸覺信號(hào)對(duì)于面部痛覺的緩解十分關(guān)鍵�？紤]到S1B是專門處理胡須觸覺信息的腦區(qū)，而該區(qū)域是否能夠感知痛覺信號(hào)仍然未知，因此作者利用寬場(chǎng)鈣成像技術(shù)對(duì)小鼠大腦皮質(zhì)表面進(jìn)行了成像，證實(shí)S1B能夠被相關(guān)的傷害性刺激所激活，表明S1B同樣能夠感知面部的痛覺信號(hào)。
 

圖1.小鼠自發(fā)胡須拂動(dòng)能夠抑制其面部痛覺感受
 

圖2. VPM^Ntng1神經(jīng)元主要向S1B傳遞觸覺信號(hào)，而非傷害性信號(hào)

圖3.胡須拂動(dòng)能夠降低S1B神經(jīng)元對(duì)熱和機(jī)械刺激的反應(yīng)

綜上，該研究建立了一個(gè)觸摸介導(dǎo)的痛覺抑制的行為模型。利用該模型，作者證實(shí)小鼠自發(fā)的胡須拂動(dòng)所產(chǎn)生的觸覺信號(hào)可以減少面部的痛覺感受，這一效應(yīng)依賴于觸覺信號(hào)傳遞的VPM^ntng1- S1B通路。進(jìn)一步的研究結(jié)果表明，胡須拂動(dòng)使得S1B神經(jīng)元對(duì)痛覺信號(hào)響應(yīng)降低，促使其動(dòng)力學(xué)特征向非疼痛狀態(tài)轉(zhuǎn)變，從而抑制疼痛反應(yīng)。該研究結(jié)果支持S1B神經(jīng)元對(duì)面部痛覺信號(hào)的感知，以及通過(guò)整合觸覺和痛覺信號(hào)來(lái)緩解疼痛的作用。

研究方法亮點(diǎn)
這項(xiàng)工作揭示了S1B神經(jīng)元在面部痛覺感受以及觸摸介導(dǎo)鎮(zhèn)痛中的作用。研究用到了腦立體定位手術(shù)、光纖記錄、化學(xué)遺傳學(xué)、在體鈣成像、免疫組化以及行為學(xué)評(píng)估等實(shí)驗(yàn)技術(shù)。瑞沃德深耕生命科學(xué)研究領(lǐng)域20年，一直致力于為客戶提供可信賴的解決方案和服務(wù)。在該研究中，研究人員采用了瑞沃德公司生產(chǎn)的光纖記錄系統(tǒng)，為實(shí)驗(yàn)的順利開展提供了助力。此外，瑞沃德還可提供該研究所涉及的腦立體定位手術(shù)、化學(xué)遺傳學(xué)、在體鈣成像、免疫組化以及行為學(xué)評(píng)估等實(shí)驗(yàn)的完整解決方案。截至目前，瑞沃德產(chǎn)品及服務(wù)覆蓋海內(nèi)外100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，客戶涵蓋全球700+醫(yī)院，1000+科研院所，6000+高等院校，已助力全球科研人員發(fā)表SCI文章14500+，獲得行業(yè)廣泛認(rèn)可。
 

論文原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn6530