2024年7月17日晚20點，中國科學院心理研究所研究員、博士生導師涂毅恒作為腦客中國科研第151位講者為大家帶來主題為《從腦老化的視角探索疼痛與認知障礙之間的關聯》的報告。以下內容節選自直播視頻：
1、背景介紹
各位老師同學，晚上好。謝謝主持人的介紹，非常感謝腦客中國的邀請，提供的交流平臺。今天我想給大家分享的內容是《從腦老化的視角來探索疼痛與認知障礙之間的關聯機制》。
對于疼痛，相信大家都不陌生，大家肯定都有過疼痛的體驗。其實早在2500年前，古希臘的詩人Aeschylus就說了：“除了神之外，誰能夠一生沒有疼痛呢？ ”
據統計，中國目前至少有超過一億人受到慢性疼痛的困擾。根據柳葉刀在2021年發表的流行病學研究顯示，中國人生活在慢性疼痛下的年限，從1990年到2017年，在接近20年的時間里面，增長到了34.8%，在所有的疾病里面是排名第一的。
盡管疼痛的影響非常大，但針對它的有效鎮痛手段還是十分匱乏。在過去50年間，一直沒有除了阿片類藥物之外更有效的鎮痛手段進入到臨床。而阿片類藥物在帶來鎮痛效果的同時，也會造成成癮的問題，長期服用阿片類藥物造成成癮問題，可能會導致一些非常嚴重的后果，過量服用阿片類的鎮痛藥甚至會導致死亡。
疼痛以及疼痛所帶來的藥物成癮問題，給社會帶來了非常大的經濟負擔。對于疼痛的機制研究以及非成癮性鎮痛手段的研究，是疼痛研究領域里面非常重要的科學問題。
疼痛的神經機制在過去幾十年間一直在被研究，它的機制是非常復雜的，傷害性的信號通過外周神經纖維，脊髓、腦干一直傳遞到大腦當中。在2021年，諾貝爾生物醫學獎就頒給了兩位研究外周感受器的科學家。一個是溫度感受器，一個是壓力感受器，這兩種感受器都是疼痛的相關特異性的外周感受器。
雖然在外周已經發現了一些疼痛特性的機制，但是疼痛的中樞，特別是在大腦里面的神經機制依然是不清楚的。
在過去20年里，研究疼痛的科學家們就在大腦里面發現了非常復雜的神經環路參與處理急性疼痛、慢性疼痛以及急性疼痛和慢性疼痛之間慢性化的過程。 這些大腦區域就包括了和感覺相關的腦區，像丘腦，S1和S2，還有跟情緒相關的腦區，像杏仁核和島葉，也有和認知相關的腦區，包括背外側皮層和眶額葉等。
疼痛它不僅僅體現為被刺激所主導的上行傳導，從脊髓腦干通過皮層下一直傳到大腦皮層。疼痛還體現為被認知所主導的下行調控，信號從前額葉也會往下傳到皮層下區，腦干，再傳回脊髓。 所以疼痛的神經傳導是非常復雜的。
2、研究問題
在過去5年，我們課題組就系統性的研究了疼痛，特別是人類疼痛的神經網絡表征。我們關注了疼痛的上行和下行傳導的兩條通路。在上行傳導通路里面我們關注的是丘腦皮層的通路，丘腦是感覺信號上行傳導的中繼站，他負責將上行傳導信號投射到大腦皮層上。我們發現丘腦通過投射不同核團到不同的腦區處理多種疼痛信息。而在下行調控方面，我們關注認知因素怎么通過影響前額葉腦區，然后投射到皮層下的區域，進而影響疼痛的感受。
在我們自己的這個研究當中，會發現其實疼痛的感覺、情緒和認知三個維度是密不可分的，它們相互影響共同形成了一個非常復雜的生理現象。
而當疼痛慢性化之后，也就是疼痛的持續時間超過三個月以上的。大部分的慢性疼痛患者都會伴隨著情緒問題，更低的認知水平和更高的癡呆風險。隨著人口老齡化程度的加深，慢性疼痛、抑郁還有癡呆的共病已經成為了社會的一個非常重大的負擔。所以為了解決這個負擔，我們首先就要去解析他們之間的關聯，或者說共病的機制。
在疼痛與情緒的關聯機制方面，近些年來這個領域中的研究已經取得了一系列非常重要的進展。 比如說在2018年，中科大張志老師團隊發表的研究，在疼痛抑郁的病人和疼痛抑郁的小鼠上就發現了杏仁核到中縫背側的連接減少，這樣一條神經環路的異常可能是造成兩種疾病共病的一個非常重要原因。
我們自己團隊的研究也是在慢性疼痛、急性疼痛誘發人類被試和大鼠上去研究了丘腦皮層的神經活動怎么樣來參與處理感覺和情緒信息。我們就發現它是有不同的丘腦皮層連接和神經活動來參與處理疼痛這兩個維度的信息。
與之對應的是疼痛和認知之間的關聯機制仍需要深入的研究。疼痛和認知關聯機制主要存在兩個方面。
一方面是認知如何來調控疼痛感受，Science上這篇綜述文章也強調了認知過程對于疼痛的調控作用是非常重要的。我們知道認知過程其實是非常廣的一個概念，它包括了學習，注意等等不同的認知過程。在我們自己的研究就關注了期望這樣一個非常重要的認知過程對于疼痛的調控作用，以及它的神經震蕩和神經網絡基礎。
另外一方面，我們關注的問題是慢性疼痛如何引起認知功能的障礙，甚至是癡呆。這是因為前期的一些流行病學的研究顯示，持續性的疼痛往往會帶來記憶的損傷和癡呆風險的提升，這也就提示我們慢性疼痛和癡呆之間是存在的共病機制的。
但是研究這種共病的往往存在著兩個難點。 第一是因為慢性疼痛多發生于身體除了大腦之外的其他的身體部位。比如說肌肉、骨骼，包括內臟的疼痛。他們的共病就牽扯到了中樞和外周的交互機制，也就是說它其實不是在單一大腦當中發生的，它可能是存在多器官之間的交互。
另外的一個難點是這種關聯機制可能涉及到從基因、細胞、組織、器官到整體的身體系統的多層級機制。所以目前的慢性疼痛如何引起認知功能的障礙尚且缺乏一個多層級的系統性的生理病理機制。
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