疼痛对时间知觉的调制作用及其神经机制研究

Time perception is an important cognitive process, which could be influenced by pain. Patients with chronic pain have reported that time passed more slowly during pain attack than usual. This experience may worsen pain symptoms. Previous studies about the effect of pain on time perception are mainly concentrated on the behavioral level and more evidence is still needed to elucidate its neurophysiological mechanisms. The current project investigates the effects of pain perception, pain-related emotion and chronic pain on time perception by employing animal models and human subjects. To explore the neural mechanisms, this project integrates methods of central neural pharmacology, electrophysiology technologies on awake behaving animals, electroencephalography and simultaneous electroencephalography and functional magnetic resonance imaging technologies on human subjects. This project will focus on the effects of pain network on the cortico-striatal circuit and investigate the behavioral patterns of time perception during the progress of chronic pain. Results of this project could establish innovative ideas and lay a solid foundation for the future investigation of pain and time perception. Explicating the behavioral patterns of time perception in pain states will help us to use time perception as an indicator for the progress of chronic pain. In the future, researches could adopt time-related behaviors to establish clinical pain screening methods and personalize pain treatment programs. Therefore, this project has important theoretical significance and outstanding application prospect.

时间知觉是重要的认知过程，能够受到疼痛的影响。慢性疼痛患者常报告疼痛发作会伴随时间体验的延长，这种感受可导致疼痛症状的加重。当前疼痛影响时间知觉的研究主要集中在行为学层面，还需要神经生理学层面的深入探索。本项目将同步开展动物研究与人类被试研究，综合运用神经药理学技术，清醒动物电生理技术，人类脑电技术以及同步脑电-磁共振采集技术，分别考察急性疼痛，疼痛情绪因素以及慢性疼痛对时间知觉的影响及其神经机制。本项目旨在探索疼痛网络对皮层纹状体神经环路的调节作用，揭示慢性疼痛发生发展过程中时间知觉行为的变化规律，其研究成果将为未来疼痛领域以及时间知觉领域的相关研究开创思路，打下基础。掌握疼痛影响时间知觉的行为学规律，将有可能采用时间知觉任务作为慢性疼痛发生发展过程中的重要指标，为制定临床疼痛筛查方法以及建立个性化的疼痛治疗方案提供依据。因此，本项目具有深远的理论价值以及重大的临床意义。

个体对于时间的知觉是主观的，会受到情绪、动机和注意等多种因素的调节。疼痛是一种复杂的体验，包含有感觉、情绪以及认知等多种成分。疼痛也能够影响时间知觉，且时间知觉还能够影响个体对于疼痛的主观体验。但相关的研究较少且具有争议性，尚不确定疼痛影响时间知觉的行为学规律，且因为缺乏动物相关的实验研究而较少获得机制方面的证据。为此，本项目从动物研究和人类研究两个维度同步展开，以探索疼痛对时间知觉的影响及其机制。我们主要考察的是时距知觉，即个体对数百毫秒到数分钟的时间长度的知觉。在动物研究中，我们发现福尔马林急性痛能够延长大鼠的时距知觉，且这种效应主要发生在短时距；疼痛情绪也可能影响大鼠对短时距的知觉；神经病理痛缩短了大鼠对于部分中间时距的知觉，但是不影响整体时距知觉；慢性炎症痛状态对时距知觉没有影响。在人类研究中我们发现电刺激诱发痛缩短被试对于部分中间时距的知觉，但是也不影响整体时距知觉，恐惧情绪因素可能参与其中；共情关注可能会影响被试对于疼痛表情图片的时距知觉。此外，我们还考察了慢性痛患者的失匹配负波，这是一种自动辨别时距的指标，结果发现慢性疼痛能够影响失匹配负波，且其作用效果因刺激间间隔的不同而存在差异；通过动物实验，我们还分别探索了急性痛、神经病理痛以及慢性炎症痛对失匹配负波的影响。通过药理学研究，我们还发现内侧前额叶的边缘下皮层对时距知觉的调节作用；在清醒自由活动大鼠多通道单个神经元记录的实验中，我们在大鼠边缘下皮层、背侧纹状体、初级躯体感觉皮层以及背内侧丘脑埋置电极，记录并分析急性痛大鼠在执行时间知觉任务时的神经活动，以探索疼痛影响时间知觉的脑机制。综上，本项目的一系列研究为揭示疼痛影响时间知觉的行为学规律及其神经机制提供了多角度的且极为重要的证据，既有助于深入理解疼痛以及时间知觉的加工，也为进一步探索时间知觉对疼痛感受的调节开辟了道路。