痛觉经验对中枢痛觉信息编码的调节

脑对感觉信息的处理过程具有高度的可塑性。痛觉信息处理过程的可塑性改变可能是慢性疼痛性疾患形成和持续的重要原因。但疼痛史对个体高级中枢伤害性信息编码过程具有怎样的调节作用还不为人们所知。本项目以丘脑－皮层痛觉通路相关脑区作为研究对象，综合运用清醒动物神经元放电在体多通道同步记录技术和脑电诱发电位技术，观察动物个体反复多次接受辐射热、激光、电脉冲伤害性刺激前后，或接受福尔马林持续痛刺激前后，以及经历不同时程的炎症痛、神经病理痛刺激前后，中枢伤害性刺激编码方式的演变规律及其机制；分析中枢痛觉编码随刺激历史进程的动态演变，找出其中产生跃变的拐点；分析该拐点的特性并与行为学观察结果相对应，确定痛觉编码从正常状态转化为病理状态的机制；并运用脑电诱发电位技术和脑功能成像技术，在正常被试和慢性疼痛患者验证相关的结论。揭示痛觉经验所导致的脑可塑性对中枢痛觉编码机制的长期慢性影响，具有重大的理论和实际意义。

疼痛经验对疼痛的感知和慢性疼痛的发病具有重大影响。本项目综合运用行为学、心理学、清醒动物电生理学、中枢药理学与脑功能成像技术，利用慢性完全福氏佐剂性炎症痛作为大鼠疼痛史模型，同时研究具有创伤和疼痛经验的人类被试，考察疼痛史对疼痛感知及其相关的认知、情绪、学习和注意等高级心理神经功能的影响。项目研究的结果表明，慢性疼痛史会选择性地加重持续性疼痛的症状，且经历过慢性疼痛史的动物，对环境中预示着疼痛刺激的信息反应敏化，相关的学习加快、消退减慢，并且能长期保留记忆。在人类的研究表明，疼痛经验会导致个体对疼痛相关的环境信号产生注意偏向，特别是对不确定的信号更为明显，提示这可能是产生痛觉相关学习过程易化的原因。我们还发现，被动接受的疼痛比主动接受的疼痛产生更强烈的痛感和情绪反应，而且两种状态下脑功能网络活动模式会发生根本性的变化，提示被动接受疼痛可能导致主动调节的丧失，从而使疼痛感受和情绪反应加剧。我们的研究还表明，在通常的被动接受疼痛刺激的实验范式下，中枢网络对痛觉刺激强度的编码是通过神经元群体放电总数实现的，因而越强的放电代表越强烈的痛感。而中枢性麻醉剂和吗啡这两类具有镇痛效应的药物尽管都能降低疼痛刺激带来的直接放电反应，但它们对中枢的自发放电活动却并非清一色的抑制，而是兴奋与抑制兼具。这表明，中枢痛觉网络可能运行着两类不同性质的活动模式，或者说，中枢痛觉网络在不同的整体状态下会产生痛觉环路的切换。在良性状态下，自上而下的活动模式会导致环路处于镇痛状态，因而活动越强，痛感越轻；但在恶性状态下，自下而上的活动模式则会启动环路的痛敏状态，从而活动越强则疼痛越重。我们对抑郁史作用的研究也表明，抑郁史会导致动物出现与疼痛史类似的疼痛加剧现象，并证明该现象可因抑制杏仁活动而缓解，但会因抑制前额叶活动而加剧。该发现支持了我们的环路切换假说，并且说明注意的偏好、抑郁等负面情绪、被动接受的态度等因素，都可能导致痛觉信息环路切换到自下而上为主导的放大疼痛的负面状态。总之，本研究提示了疼痛经验可能加重疼痛症状、增高慢性疼痛发病率，并提出该现象可能起源于中枢痛觉网络中信息加工神经环路的状态切换。本研究大大加深了对疼痛高级过程的理论认识，为今后进一步的研究工作奠定了基础。