2020年7月9日，《神經(jīng)元》雜志在線發(fā)表了題為《臂旁核將脊髓上行的痛覺信息直接傳遞到丘腦板內(nèi)核而非杏仁核》的研究論文，該研究由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、上海腦科學(xué)與類腦研究中心、神經(jīng)科學(xué)國家重點實驗室孫衍剛研究組完成。該項研究闡明了痛覺相關(guān)信息長程傳遞和誘發(fā)保護性行為的細胞及神經(jīng)環(huán)路機制。 

　　痛覺是人和動物感知機體內(nèi)外環(huán)境變化和威脅的重要途徑，在維持個體生存和健康方面發(fā)揮重要作用。然而，慢性疼痛給患者帶來極大痛苦，嚴重影響患者的生活質(zhì)量，是亟需解決的重要臨床難題之一。深入解析痛覺信息處理的神經(jīng)機制將有助于發(fā)現(xiàn)慢性疼痛治療的新靶點。近年來，脊髓水平痛覺信息處理的分子和細胞機制研究取得了突破性進展。然而，我們對痛覺相關(guān)信息是如何從脊髓傳遞到大腦的還知之甚少。這限制了我們對腦內(nèi)痛覺信息處理相關(guān)神經(jīng)環(huán)路的深入解析。 

　　以往的研究表明脊髓投射神經(jīng)元將軀體感覺信息傳遞到多個腦區(qū)，包括丘腦、導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)、孤束核和臂旁核等。利用病毒示蹤的方法，研究人員發(fā)現(xiàn)小鼠單側(cè)脊髓的投射神經(jīng)元同時投射到同側(cè)和對側(cè)臂旁核，這與脊髓上行投射到其他腦區(qū)的對側(cè)投射模式有很大差異。動物在局部受傷或者出現(xiàn)炎癥反應(yīng)后經(jīng)常表現(xiàn)出保護性的舔舐行為。研究人員利用藥理遺傳學(xué)、光遺傳學(xué)方法研究了同、對側(cè)脊髓-臂旁核環(huán)路在炎癥痛誘發(fā)的保護性舔舐行為中的作用。他們發(fā)現(xiàn)抑制同側(cè)脊髓-臂旁核環(huán)路能顯著降低炎癥痛誘發(fā)的舔舐行為，但抑制對側(cè)脊髓-臂旁核環(huán)路則不影響相關(guān)的舔舐行為。與上述結(jié)果一致，激活同側(cè)脊髓-臂旁核環(huán)路能誘發(fā)舔舐行為，而激活對側(cè)環(huán)路則不能誘發(fā)舔舐行為。研究人員進一步發(fā)現(xiàn)臂旁核中大部分接收脊髓輸入的神經(jīng)元表達速激肽Ⅰ型受體（Tacr1）。此外，Tacr1陽性神經(jīng)元能被多種傷害性刺激選擇性激活，并在痛覺信息處理過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。前人推測，臂旁核可能將脊髓上行的軀體感覺信息傳遞到杏仁核。與前人的推測不一致的是，該研究發(fā)現(xiàn)接收脊髓輸入的臂旁核細胞與丘腦板內(nèi)核而非杏仁核中的神經(jīng)元形成直接的興奮性突觸連接。這些研究結(jié)果表明，同側(cè)脊髓-臂旁核環(huán)路將來自脊髓的痛覺相關(guān)信息直接傳遞到丘腦板內(nèi)核而非杏仁核。該研究揭示了脊髓內(nèi)的痛覺相關(guān)信息上行傳遞的細胞和環(huán)路機制，為進一步研究痛覺信息處理環(huán)路的可塑性和調(diào)控機制奠定了基礎(chǔ)。 

　　該項研究在腦智卓越中心孫衍剛研究員的指導(dǎo)下，主要由鄧娟博士完成，實驗室成員周華、林軍凱、沈子璇、陳文振、王林翰等做出了重要貢獻，研究過程中得到腦智卓越中心許曉鴻研究員的大力支持。本項目得到了中科院、國家自然科學(xué)基金委員會以及上海市的資助。 　　 

　　圖注：同側(cè)脊髓臂旁核環(huán)路直接將脊髓上行的痛覺信息傳遞到丘腦板內(nèi)核而非杏仁核。脊髓投射神經(jīng)元同時投射到對側(cè)（白線）和同側(cè)（黃線）臂旁核。大部分接收脊髓輸入的臂旁核神經(jīng)元分布在背外側(cè)臂旁核（紅色），這些神經(jīng)元主要投射到丘腦板內(nèi)核（粉線），與杏仁核有少量連接（藍色細線）。少量接收脊髓輸入的臂旁核神經(jīng)元分布在腹外側(cè)臂旁核（藍色）。