近日，中國科學(xué)院心理健康重點(diǎn)實(shí)驗室胡理研究組利用腦電和功能磁共振成像技術(shù)揭示了疼痛分辨力穩定且特異的神經(jīng)指標。相關(guān)成果已在線(xiàn)發(fā)表于Cell子刊Cell Reports Medicine，題為Selective and Replicable Neuroimaging-based Indicators of Pain Discriminability。 

　　疼痛是人類(lèi)無(wú)法忽略的一個(gè)健康難題。對于個(gè)人而言，疼痛帶來(lái)的無(wú)盡痛苦可能引發(fā)抑郁癥乃至自殺；對于整個(gè)社會(huì )而言，慢性疼痛患病率高達20%～50%，每年給我國造成超過(guò)數千億人民幣的經(jīng)濟損失。為了更有效地促進(jìn)鎮痛方法開(kāi)發(fā)以消除疼痛，就需要深入理解疼痛的神經(jīng)加工機制并開(kāi)發(fā)疼痛的客觀(guān)神經(jīng)指標。然而，大多數疼痛刺激誘發(fā)的腦響應不具有疼痛特異性^[1,2]，因而無(wú)法在臨床應用中作為疼痛的特異性神經(jīng)指標。 

　　為了解決這一問(wèn)題，胡理研究組創(chuàng )造性地將疼痛敏感性區分為絕對敏感性和差異敏感性這兩個(gè)獨立的概念。絕對疼痛敏感性刻畫(huà)了個(gè)體對相同疼痛刺激感知的差異，而差異疼痛敏感性（或稱(chēng)為疼痛分辨力）則代表了個(gè)體區分不同疼痛刺激的能力。已有研究通常只探究了疼痛誘發(fā)腦響應和絕對疼痛敏感性的關(guān)系，而忽視了哪些神經(jīng)響應能夠反映差異疼痛敏感性——即便已有研究證實(shí)了差異疼痛敏感性和慢性疼痛有著(zhù)密切關(guān)聯(lián)^[3,4]。為彌補這一不足，胡理研究組開(kāi)展了一項腦電研究和一項功能磁共振成像研究，利用信號檢測論量化了感覺(jué)分辨力，考察了哪些神經(jīng)指標反映了疼痛分辨力，并在五個(gè)大數據集中檢驗了這些神經(jīng)指標的可重復性和疼痛特異性。 

　　腦電研究納入了三個(gè)大數據集（數據集1～3，總N=366）。每個(gè)數據集都采用了相同的實(shí)驗任務(wù)：給被試施加痛覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)四種感覺(jué)模態(tài)的刺激，每種感覺(jué)模態(tài)均有高、低兩種強度，最后要求被試對刺激做出0～10的主觀(guān)強度評分。結果顯示，在數據集1中，高、低強度疼痛刺激誘發(fā)的N1、N2和P2幅值差異（高-低）與基于信號檢測論的疼痛分辨力指標（AUC）存在顯著(zhù)相關(guān)（圖1）。這一發(fā)現在數據集2和3中得到了很好的重復。另一方面，高、低強度下的幅值差異（高-低）卻與相應的觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)分辨力不存在穩定的相關(guān)關(guān)系（圖2）。深入分析排除了可能的混淆因素：換用不同的分辨力指標（AUC、d′、高低刺激強度下的評分差異）、匹配不同模態(tài)間的主觀(guān)評分差異、匹配不同模態(tài)的AUC指標均不改變主要結果，依然只有疼痛模態(tài)下的腦電響應與分辨力有穩定的相關(guān)關(guān)系。 

圖1. 疼痛誘發(fā)腦電響應與分辨力穩定相關(guān) 

圖2. 非痛刺激誘發(fā)腦電響應與分辨力無(wú)穩定相關(guān)

　　功能磁共振成像研究得到了和腦電研究一致的結果。該研究包含兩個(gè)大數據集（數據集4和5，總N = 399），實(shí)驗任務(wù)也是要求被試對不同模態(tài)、強度的感覺(jué)刺激做出主觀(guān)評分。對數據集4的分析結果顯示，初級體感皮層、次級體感皮層、腦島、前扣帶回、丘腦等一系列腦區在高、低強度下的激活差異（高-低）與疼痛分辨力存在顯著(zhù)相關(guān)（圖3）。這一結果也在數據集5中得到重復。然而，與疼痛模態(tài)不同，觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)模態(tài)下幾乎沒(méi)有體素與相應的分辨力有相關(guān)關(guān)系（圖4）。換用不同的分辨力指標和匹配不同模態(tài)間的主觀(guān)評分依然得到了一致的結果?？梢?jiàn)，疼痛刺激誘發(fā)的腦區激活可特異地反映疼痛分辨力。 

圖3. 疼痛誘發(fā)腦區激活與分辨力穩定相關(guān) 

圖4. 非痛刺激誘發(fā)腦區激活與分辨力無(wú)穩定相關(guān)

　　研究結果揭示了疼痛分辨力穩定且特異的神經(jīng)指標，為經(jīng)典疼痛誘發(fā)腦響應的功能意義提供了新的解釋?zhuān)由盍巳藗儗μ弁锤兄捌鋬仍跈C制的理解。以往研究已證實(shí)，慢性疼痛病人的疼痛分辨力存在異常，且治療前的疼痛分辨力可以預測慢性疼痛的預后情況^[3,4]。因此，該研究發(fā)現的疼痛分辨力神經(jīng)指標也對臨床實(shí)踐中的慢性疼痛診治和個(gè)體化疼痛評估提供了重要啟示。 

　　該研究得到了國家自然科學(xué)基金 (32071061、31822025、32171077)、北京市自然科學(xué)基金（JQ22018）、科技部科技創(chuàng )新2030-“腦科學(xué)與類(lèi)腦研究”青年科學(xué)家項目（2022ZD0206400）、中國科學(xué)院心理研究所科學(xué)基金(E2CX4015)等的資助。 

　　論文第一作者為心理所博士生張立波，通訊作者為胡理研究員。 

　　論文信息： 

　　Zhang LB, Lu XJ, Huang G, Zhang HJ, Tu YH, Kong YZ, & Hu L. (2022). Selective and replicable neuroimaging-based indicators of pain discriminability, Cell Reports Medicine, https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2022.100846  

　　參考文獻： 

　　1. Mouraux, A., & Iannetti, G. D. (2009). Nociceptive laser-evoked brain potentials do not reflect nociceptive-specific neural activity. Journal of Neurophysiology, 101(6), 3258–3269. 

　　2. Mouraux, A., Diukova, A., Lee, M. C., Wise, R. G., & Iannetti, G. D. (2011). A multisensory investigation of the functional significance of the “pain matrix.” NeuroImage, 54(3), 2237–2249. 

　　3. Naliboff, B. D., Cohen, M. J., Schandler, S. L., & Heinrich, R. L. (1981). Signal detection and threshold measures for chronic back pain patients, chronic illness patients, and cohort controls to radiant heat stimuli. Journal of Abnormal Psychology, 90(3), 271–274. 

　　4. Malow, R. M., & Olson, R. E. (1981). Changes in pain perception after treatment for chronic pain. Pain, 11(1), 65–72.