松鼠猴中枢‘痛感觉’和‘痛情感’信息处理环路及相互作用关键节点的多模态研究

Pain is an important multidimensional perception, including both a sensory and an affective-evaluative component. It is known that these two components have some overlap in the primate brain. However, it is still an opening question as to how the ‘pain sensory component’ and ‘pain affective component’ connect, and how these pain-related regions/sub-regions interact with each other to generate multidimensional pain experience. Our recent high-resolution functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies show similar but more detailed pain activations, and intrinsic ‘sensory’ and ‘affective’ networks in squirrel monkey brain, compared with human brain. This project will focus on the relationship between these two networks. We will use the squirrel monkey as the experimental model, and utilize high-resolution fMRI in combination with multi-channel electrophysiological recordings, and neurotropic virus tracing to determine the specific functional roles of these cortices in pain information interactions, and the underlying anatomical connections. Through integrated analysis of the functional network and neural circuits of nociception, this project will provide new mesoscopic-scale information to understand pain processing and regulation, and provide important theoretical basis for understanding pain mechanisms and developing novel pain treatment methods.

痛觉是生物体体觉的重要组成部分，痛感觉常伴生痛情感。灵长类脑中的痛感觉和痛情感两个网络既相对独立又相互交叉，但这两个网络的精细构成和连接方向、及其之间交互作用的关键节点仍不清楚。申请人前期的高分辨磁共振脑功能成像（fMRI）研究已在松鼠猴脑中获得了与人脑一致但更为精细的痛激活网络和内在的痛感受及痛情感网络，并获得多导电生理记录和基于嗜神经病毒的环路示踪的初始结果。故该项目拟以松鼠猴为研究对象，整合上述高分辨fMRI、电生理记录和环路示踪技术，对宏观的fMRI痛感觉和痛情感网络在介观层面上进行更高分辨的功能分割和结构确认，从而确定痛觉网络的主要组成和信息流向，并验证申请人前期结果提示的次级体感皮层和后部岛叶微环路可能是痛感觉和痛情感网络交互作用的关键节点的假说。若项目得以成功实施，研究结果将有助于了解疼痛信息处理和编码的基础研究，并为慢性痛病人痛觉和情感异常的机理研究提供可借鉴的信息。

痛觉是生物体体觉中的一种重要而又复杂的感觉和情绪体验。目前的影像学、神经解剖学、生理学等的研究结果都显示大脑中的痛感觉和痛情绪信息处理网络在结构上存在一定程度的交叉和重叠，在功能上既相对独立又相互作用。然而，关于这两个网络间的精细构成和连接方向、及交互作用的关键节点等问题仍有待于进行深入的探究。针对回答这些问题，申请人利用高分辨率高场强磁共振脑功能成像（fMRI）技术在非人灵长类（松鼠猴）脑中获得了与人脑一致但更为精细的痛激活网络。通过结合静息态fMRI获得了松鼠猴脑中内在的痛感受及痛情感网络，分析结果显示次级体感皮层-后岛叶微环路是痛感觉和痛情感网络交互作用的重要节点。进一步，申请人通过整合高分辨fMRI、多通道电生理记录和嗜神经病毒环路示踪等多模态技术，对宏观的fMRI痛感觉网络和痛情感网络在介观层面上进行了更高分辨的功能分割和结构确认。在大鼠脑中确定了痛觉网络的主要组成、解剖投射和信息流向，进一步证实次级体感皮层-岛叶微环路在痛觉信息处理中的关键地位。该项目为大脑内痛觉信息的处理和调节环路提供了更全面的认识，并为理解痛觉信息传输的神经回路机制提供了更坚实的基础；项目中介观层面的研究结果也起到跨接目前宏观水平的人脑环路理论和微观水平的小动物细胞分子学机制的目的；同时，项目为慢性痛病人痛觉和情感异常的机理研究提供了可借鉴的重要信息。