研究人員利用部分坐骨神經(jīng)結(jié)扎(PSNL)疼痛小鼠模型模擬疼痛和失眠的共患。通過光纖鈣成像技術(shù)記錄晝夜節(jié)律時(shí)間ZT0–ZT2（上午7點(diǎn)到9點(diǎn)，為PSNL模型小鼠失眠階段）和ZT12–ZT14（晚上7點(diǎn)到9點(diǎn)，為PSNL模型小鼠和正常小鼠覺醒階段）ACC- PNs活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PSNL模型小鼠在失眠階段ACC- PNs活性增強(qiáng)，在覺醒階段無(wú)變化。電生理實(shí)驗(yàn)也證明PSNL模型小鼠在失眠階段ACC- PNs微小興奮性突觸后電流增強(qiáng)。單獨(dú)使用催眠藥(安定)或鎮(zhèn)痛藥(嗎啡)均不影響PSNL模型小鼠失眠階段ACC- PNs活性變化，但在使用聯(lián)合催眠和鎮(zhèn)痛的藥物可顯著降低失眠階段ACC- PNs活性。

為進(jìn)一步證實(shí)ACC-PNs活性在慢性疼痛誘發(fā)失眠中的重要性，他們通過病毒載體工具特異性誘導(dǎo)ACC腦區(qū)興奮性神經(jīng)元死亡后，可阻斷慢性疼痛誘發(fā)失眠的發(fā)生。慢性激活正常小鼠ACC- PNs后可增加覺醒時(shí)間，減少非快速眼動(dòng)睡眠時(shí)間，表現(xiàn)出睡眠障礙。

光激活正常小鼠ACC→DMS環(huán)路后并不影響痛覺，但可顯著促進(jìn)覺醒，減少睡眠。紋狀體區(qū)域可分為背側(cè)紋狀體和腹側(cè)紋狀體(包含伏隔核等), 前扣帶皮層投射到伏隔核的環(huán)路參與疼痛的發(fā)生，但在光激活該環(huán)路并不影響睡眠。慢性抑制PSNL模型小鼠ACC→DMS環(huán)路后可緩解疼痛，并能改善睡眠障礙，促進(jìn)睡眠。

考慮到DMS腦區(qū)主要存在D1-MSN和D2-MSN神經(jīng)元，研究人員利用電生理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PSNL模型小鼠DMS D1-MSN神經(jīng)元內(nèi)在興奮性增強(qiáng)，D2-MSN神經(jīng)元并不存在這種變化。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)D1-MSN神經(jīng)元自發(fā)性和微小興奮性突觸后電流均增強(qiáng)，表明慢性疼痛促進(jìn)D1-MSN神經(jīng)元突觸前釋放谷氨酸。PSNL模型損傷后1周DMS D1-MSN神經(jīng)元長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)作用增強(qiáng)，D2-MSN神經(jīng)元長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)作用減弱，這種突觸可塑性增強(qiáng)作用并不發(fā)生在損傷早期（損傷后第3天）。慢性抑制PSNL模型小鼠D1-MSN神經(jīng)元活性后盡管不影響疼痛，但可顯著減少ZT0–ZT2覺醒時(shí)間，促進(jìn)睡眠，表明DMS D1-MSN神經(jīng)元調(diào)控慢性疼痛誘發(fā)的失眠。