声音镇痛的关键神经回路

一段旋律是否悦耳动听，取决于主观体验后的判断；但能让人听闻后感到愉悦的声音确实会引起诸如呼吸、血压、心跳以及血流加速等一系列生理变化，还能刺激分泌内啡肽，从而达到放松身心和缓解疼痛的效果。因此，音乐一直被用作一种辅助的治疗手段。 早在1960年， 《Science》 发表了第一篇声音可以有效抑制疼痛的报告。该报告描述了在5000次牙科手术中，音乐（或噪音）可以直接促进放松并抑制疼痛的作用。

在临床中，音乐作为一种干预手段在减轻患者术后和手术过程中的疼痛体验中发挥着积极作用，它甚至还可以缓解难治性疼痛。因此，人们推测音乐的固有特性或环境因素，而不仅仅是音乐本身，可以驱动镇痛效果。然而，这一大脑过程是如何实现的长期以来一直难以捉摸。 北京时间7月8日，发表在 《Science》 上的一项最新研究中，来自中国科技大学、安徽医科大学和美国国立卫生研究院领导的国际研究团队通过小鼠实验确定了声音可以缓解疼痛的神经机制。也就是说，这是Science自1960年以来发表的第二篇声音可以镇痛的研究。这些关键信息为开发更安全的疼痛疗法提供了依据。

此前的人脑成像研究已将大脑中的特定区域与音乐诱导的镇痛作用联系了起来，但那些研究仍只是相关性；而借助动物研究，科学家们可以更充分地探索和操纵神经回路来识别所涉及的神经基础。 在这项新研究中，研究人员首先给小鼠爪子注射了完全弗氏佐剂（CFA）以诱发炎症并引起疼痛，然后让它们暴露在三种类型的声音中：悦耳的古典音乐、不和谐的音乐，以及白噪声。

利用啮齿动物来研究音乐或声音对缓解疼痛的作用是一个很大的挑战，因为研究人员无法知道这样做会不会是“对鼠弹琴”。但他们发现，小鼠对上述三种类型的声音没有表现出不同反应；值得注意的是，与周围环境的声音水平相比，这三种类型的声音强度增加5分贝是缓解疼痛的决定性因素，而增加10、15或20分贝则没有这种效果。 因此，在小鼠模型中，声音的镇痛作用取决于相对于环境噪声的低信噪比 (SNR)。 声音强度增加5分贝会抑制疼痛的感官识别，例如帮助逃避有害刺激的反应（痛觉）、与痛苦有关的情感行为，以及与急性和慢性疼痛相关的负面情绪。 与治疗相关的发现是，在环境水平上重复应用5分贝的声音可导致持续数天的镇痛效果，而且还抑制了持续的疼痛和炎症超敏反应。

声音通过降低大脑听觉皮层（绿色和品红色）中投射到丘脑的神经元活动来减轻小鼠的疼痛

由于镇痛效果在声音戒断后持续了至少2天。因此，研究人员认为低信噪比声音诱导的镇痛作用不太可能是因为动物的焦虑或压力减轻导致的，并且也不直接涉及注意力分散对疼痛感知的影响。

为了探索这种镇痛作用背后的神经机制，研究人员使用非传染性病毒和荧光蛋白追踪了大脑区域之间的连接，从而确定了一条从接收和处理声音信息的听觉皮层（ACxGlu）到丘脑后核（PO）和腹后核（VP）的谷氨酸能输入回路。ACx Glu - PO和ACx Glu - VP回路在声音诱导镇痛中的不同作用取决于疼痛的物理位置。

在自由活动的小鼠中，低强度白噪声降低了丘脑通路接收端神经元的活动。随后，研究人员在没有声音的情况下，用基于光和小分子的技术抑制该通路，模拟了低强度白噪声的镇痛效果；开启该通路则恢复了动物对疼痛的敏感性。

研究人员表示，虽然这一实验范式并不等同于使用音乐和悦耳的声音来唤起对人类的镇痛作用，但该研究通过建立一个可以研究的基础机制模型，为声音诱导镇痛的研究开辟了新的方向。 这些结果可能会给科学家们提供一个研究起点，以确定在动物中的发现是否适用于人类，并最终为开发治疗疼痛的阿片类药物提供更安全的替代疗法。

来源： 中国生物技术网 2022-07-08