發(fā)布時(shí)間：2020-07-08
2020年7月9日，《Neuron》雜志在線(xiàn)發(fā)表了題為《臂旁核將脊髓上行的痛覺(jué)信息直接傳遞到丘腦板內核而非杏仁核》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(lèi)腦研究中心、神經(jīng)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室孫衍剛研究組完成。該項研究闡明了痛覺(jué)相關(guān)信息長(cháng)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(jué)是人和動(dòng)物感知機體內外環(huán)境變化和威脅的重要途徑，在維持個(gè)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(lái)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(jué)信息處理的神經(jīng)機制將有助于發(fā)現慢性疼痛治療的新靶點(diǎn)。近年來(lái)，脊髓水平痛覺(jué)信息處理的分子和細胞機制研究取得了突破性進(jìn)展。然而，我們對痛覺(jué)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痛覺(jué)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(jué)信息傳遞到多個(gè)腦區，包括丘腦、導水管周?chē)屹|(zhì)、孤束核和臂旁核等。利用病毒示蹤的方法，研究人員發(fā)現小鼠單側脊髓的投射神經(jīng)元同時(shí)投射到同側和對側臂旁核，這與脊髓上行投射到其他腦區的對側投射模式有很大差異。動(dòng)物在局部受傷或者出現炎癥反應后經(jīng)常表現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)現抑制同側脊髓-臂旁核環(huán)路能顯著(zhù)降低炎癥痛誘發(fā)的舔舐行為，但抑制對側脊髓-臂旁核環(huán)路則不影響相關(guān)的舔舐行為。與上述結果一致，激活同側脊髓-臂旁核環(huán)路能誘發(fā)舔舐行為，而激活對側環(huán)路則不能誘發(fā)舔舐行為。研究人員進(jìn)一步發(fā)現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(yáng)性神經(jīng)元能被多種傷害性刺激選擇性激活，并在痛覺(jué)信息處理過(guò)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(jué)信息傳遞到杏仁核。與前人的推測不一致的是，該研究發(fā)現接收脊髓輸入的臂旁核細胞與丘腦板內核而非杏仁核中的神經(jīng)元形成直接的興奮性突觸連接。這些研究結果表明，同側脊髓-臂旁核環(huán)路將來(lái)自脊髓的痛覺(jué)相關(guān)信息直接傳遞到丘腦板內核而非杏仁核。該研究揭示了脊髓內的痛覺(jué)相關(guān)信息上行傳遞的細胞和環(huán)路機制，為進(jìn)一步研究痛覺(jué)信息處理環(huán)路的可塑性和調控機制奠定了基礎。
該項研究在腦智卓越中心孫衍剛研究員的指導下，主要由鄧娟博士完成，實(shí)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(guò)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(huì )以及上海市的資助。
圖注：同側脊髓臂旁核環(huán)路直接將脊髓上行的痛覺(jué)信息傳遞到丘腦板內核而非杏仁核。脊髓投射神經(jīng)元同時(shí)投射到對側（白線(xiàn)）和同側（黃線(xiàn)）臂旁核。大部分接收脊髓輸入的臂旁核神經(jīng)元分布在背外側臂旁核（紅色），這些神經(jīng)元主要投射到丘腦板內核（粉線(xiàn)），與杏仁核有少量連接（藍色細線(xiàn)）。少量接收脊髓輸入的臂旁核神經(jīng)元分布在腹外側臂旁核（藍色）。
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