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神经科学家发现缓解疼痛的安慰剂效应的大脑回路

导读 安慰剂效应是真实存在的。几十年来,我们都知道这一点,从现实生活中的观察和研究人员为许多疾病和病症(尤其是疼痛)设计的最佳双盲随机临床...

安慰剂效应是真实存在的。几十年来,我们都知道这一点,从现实生活中的观察和研究人员为许多疾病和病症(尤其是疼痛)设计的最佳双盲随机临床试验中可以看出。然而,安慰剂效应如​​何以及为何发生仍然是个谜。现在,神经科学家发现了安慰剂效应之谜的关键部分。

北卡罗来纳大学医学院的研究人员与斯坦福大学、霍华德休斯医学研究所和艾伦脑科学研究所的同事在《自然》杂志上发表了一项研究成果,发现了一条疼痛控制通路,该通路将大脑前部的扣带皮层通过脑干的桥桥区域连接到大脑后部的脑小脑。

研究人员由北卡罗来纳大学细胞生物学和生理学系、北卡罗来纳大学神经科学中心和北卡罗来纳大学药理学系副教授、药学博士 Greg Scherrer 领导,他们发现,当小鼠预期疼痛缓解并体验到疼痛缓解时,这条通路上的某些神经元和突触会被高度激活,即使没有使用药物。

“考虑到我们之前对疼痛回路的理解,大脑皮层中的神经元与脑桥和小脑进行通信,根据我们的预期调整疼痛阈值,这完全出乎意料,但也令人兴奋不已,”Scherrer 说。“我们的研究结果确实开启了通过其他治疗手段激活这一通路的可能性,例如通过药物或神经刺激方法来治疗疼痛。”

谢勒及其同事表示,这项研究为探究除了与疼痛有关的大脑通路之外的其他身心相互作用和安慰剂效应的大脑通路提供了一个新的框架。

安慰剂悖论

面对痛苦,人类的本能是想让自己感觉好一些。因此,结合数千年的进化,我们的大脑可以寻找让我们感觉好一些的方法。大脑会释放化学物质,而这些化学物质是可以测量的。研究表明,积极思考甚至祈祷都能让一些患者受益。安慰剂效应(即使没有“真正的”治疗,也会感觉好一些)几十年来一直被证实是一种非常真实的现象。

在临床研究中,安慰剂效应通常出现在我们所谓的“假”治疗组中。也就是说,该组中的个体服用了假药或干预措施,这些措施本应是无效的;对照组中没有人应该看到好处。只是大脑非常强大,人们非常渴望感觉更好,以至于有些人的症状明显改善。一些安慰剂效应非常强烈,以至于人们相信他们接受了旨在帮助他们的真正治疗。

事实上,人们认为“实际”治疗组中的某些人也从安慰剂效应中获益。这也是治疗学临床研究如此困难的原因之一,需要尽可能多的志愿者,以便科学家能够分析治疗从虚假中获益。帮助科学家做到这一点的一种方法是首先了解经历安慰剂效应的人的大脑中究竟发生了什么。

进入 Scherrer 实验室

《自然》杂志的作者知道,科学界对安慰剂镇痛疗法缓解疼痛的生物学基础的理解(即对疼痛缓解的积极预期足以让患者感觉更好)来自人类大脑成像研究,这些研究显示了某些大脑区域的活动。这些成像研究的精度不足以显示这些大脑区域实际发生的情况。因此,Scherrer 的团队设计了一系列细致、互补且耗时的实验,以单个神经细胞的精度​​更详细地了解这些区域发生的情况。

首先,研究人员创建了一种检测方法,让小鼠产生疼痛缓解的预期,然后产生非常真实的疼痛缓解安慰剂效应。然后,研究人员使用一系列实验方法来研究前扣带皮层 (ACC) 的复杂性,该皮层之前与疼痛安慰剂效应有关。在小鼠体验这种效应时,科学家对 ACC 中的神经元进行基因标记,对自由行为小鼠神经元中的钙进行成像,使用单细胞 RNA 测序技术、电生理记录和光遗传学——使用光和荧光标记基因来操纵细胞。

这些实验帮助他们观察和研究安慰剂效应的复杂神经生物学,直至整个大脑的脑回路、神经元和突触。

科学家发现,当老鼠预期疼痛减轻时,前扣带皮层前部神经元会向脑桥核投射信号,而脑桥核此前并未被证实具有疼痛或疼痛减轻功能。他们还发现,疼痛减轻预期会增强这条通路上的信号。

“这里存在着异常丰富的阿片类受体,支持其在疼痛调节中的作用,”Scherrer 说。“当我们抑制该通路的活动时,我们意识到我们正在破坏安慰剂镇痛作用并降低疼痛阈值。然后,在没有安慰剂条件作用的情况下,当我们激活该通路时,我们会引起疼痛缓解。

最后,科学家发现,浦肯野细胞(小脑中一类独特的大型分支状细胞)在疼痛缓解预期期间表现出与 ACC 神经元相似的活动模式。Scherrer 和第一作者、Scherrer 实验室博士后研究员 Chong Chen 医学博士表示,这是小脑在认知疼痛调节中发挥作用的细胞层面证据。

“我们都知道,我们需要更好的方法来治疗慢性疼痛,尤其是没有有害副作用和成瘾性的治疗方法,”Scherrer 说。“我们认为我们的研究结果为针对这种新型神经疼痛通路打开了大门,让我们可以用一种不同但可能更有效的方式来治疗人们。”

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