已有研究數據表明，全球20-40%的成年人患有慢性疼痛。雖然疼痛的不愉快感覺(jué)和情感體驗能夠警告人們遠離傷害，但是持續或復發(fā)超過(guò)3個(gè)月的慢性疼痛會(huì )造成嚴重的身體傷害和心理困擾。為了找到有效緩解疼痛的方法，迫切需要對疼痛及其神經(jīng)機制有更深入的了解。特別是，探索疼痛的生物標志物（如神經(jīng)振蕩信號）將有利于客觀(guān)評估疼痛、開(kāi)發(fā)新的疼痛療法和準確預測治療反應。 

　　近日，中國科學(xué)院心理健康重點(diǎn)實(shí)驗室胡理研究組開(kāi)展了一項系統綜述和元分析研究，考察了人群（健康人/病人）、疼痛類(lèi)型（短時(shí)/長(cháng)時(shí)/慢性疼痛）、疼痛刺激類(lèi)型（傷害性激光/電刺激/熱痛刺激等）和疼痛刺激位置（左側/右側/雙側）對疼痛高頻振蕩信號（Gamma-band oscillations, GBOs）特征的影響，并綜述總結了不同類(lèi)型GBOs的功能意義。相關(guān)成果已在線(xiàn)發(fā)表于Neuroscience & Biobehavioral Reviews，題為Gamma-band oscillations of pain and nociception: A systematic review and meta-analysis of human and rodent studies。 

　　GBOs是指頻率在30-100Hz范圍內的腦電信號，通常稱(chēng)為伽瑪頻帶神經(jīng)振蕩。在過(guò)去二十年的研究中，研究者發(fā)現GBOs是疼痛感知最具選擇性的生物標志物之一。這期間，胡理研究組也對疼痛GBOs信號進(jìn)行了深入研究。首先證明了即使連續施加刺激降低了短暫激光熱痛刺激的突顯性，在初級軀體感覺(jué)皮層（S1）上方電極記錄到的GBOs仍然能夠對個(gè)體的主觀(guān)疼痛強度評分進(jìn)行可靠預測^[1]。其次，通過(guò)在人類(lèi)和嚙齒動(dòng)物中進(jìn)行類(lèi)似的電生理記錄實(shí)驗，證明了由中央電極記錄到的GBOs可靠地預測了個(gè)體的疼痛敏感性：既可以可靠區分同一個(gè)體內的主觀(guān)疼痛強度，也能夠編碼不同個(gè)體間的疼痛敏感性，這一特性具有跨物種一致性^[2,3]。而且，GBOs反映個(gè)體疼痛敏感性的能力具有選擇性，因為它不反映具有相同突顯性的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和觸覺(jué)刺激的個(gè)體感覺(jué)敏感性^[2]。其三，胡理及其團隊發(fā)現，GBOs的幅值與長(cháng)時(shí)疼痛的主觀(guān)疼痛強度評分顯著(zhù)相關(guān)，能夠部分反映長(cháng)時(shí)疼痛的大腦加工過(guò)程^[4]。其四，利用嚙齒類(lèi)動(dòng)物在體電生理記錄技術(shù)，揭示了短時(shí)熱痛GBOs信號的神經(jīng)起源主要來(lái)自對側S1淺層中間神經(jīng)元，解決了領(lǐng)域內長(cháng)期存在的爭議^[5]。 

　　然而，前期研究報導的GBOs在信號特征和功能意義上存在相當大的異質(zhì)性（例如：不同疼痛類(lèi)型誘發(fā)的GBOs起源于不同腦區，由不同刺激類(lèi)型誘發(fā)的 GBOs表現出不同的時(shí)頻分布特征等），且這種異質(zhì)性及其潛在來(lái)源尚未明確描述和探討。 

　　為了解決這一問(wèn)題，胡理研究組開(kāi)展了一項系統綜述和元分析：匯總現有研究，探究GBOs異質(zhì)性的來(lái)源，刻畫(huà)了GBOs與疼痛強度的相關(guān)關(guān)系、頻率、空間和時(shí)間特征，并總結了不同類(lèi)型GBOs的功能意義。具體來(lái)說(shuō)，研究?jì)热莅ㄈ祟?lèi)研究和動(dòng)物研究?jì)蓚€(gè)部分，在四個(gè)數據庫（PubMed、Web of Science、Scopus和EBSCO）進(jìn)行了疼痛相關(guān)GBOs的文獻檢索，并進(jìn)行了嚴格的文章篩選，最終納入了74篇人類(lèi)研究和18篇動(dòng)物研究，針對各自的文獻情況分別進(jìn)行元分析和系統綜述（圖1）。 

圖1.文章選擇流程圖 

　　根據以上匯總分析和綜述總結，得到以下六個(gè)主要結果： 

　　（1）在健康被試中，無(wú)論疼痛類(lèi)型如何，GBOs的幅值大小與疼痛感知強度均顯著(zhù)相關(guān)。 

　　（2）不同疼痛類(lèi)型誘發(fā)的GBOs頻率特征差異顯著(zhù)，短時(shí)疼痛比長(cháng)時(shí)疼痛和慢性疼痛誘發(fā)更高頻率的GBOs。 

　　（3）短時(shí)疼痛誘發(fā)的GBOs的頭皮地形圖分布更集中于中央區域電極，提示其神經(jīng)起源于初級感覺(jué)運動(dòng)皮層；而長(cháng)時(shí)疼痛和慢性疼痛誘發(fā)的GBOs的頭皮地形圖分布更集中于前部區域電極，提示其神經(jīng)起源于前額葉皮層。 

　　（4）刺激類(lèi)型對短時(shí)疼痛誘發(fā)的GBOs潛伏期有顯著(zhù)的調節作用，電刺激比激光刺激誘發(fā)更早的GBOs響應。 

　　（5）GBOs的一些特征和功能（如頻率特征和與疼痛強度的相關(guān)性）在人類(lèi)和嚙齒動(dòng)物中是一致的。 

　　（6）既往研究提出了GBOs的七大功能意義，不同疼痛類(lèi)型誘發(fā)的GBOs的功能意義不同：短時(shí)疼痛誘發(fā)的GBOs主要反映個(gè)體主觀(guān)疼痛感知；長(cháng)時(shí)疼痛誘發(fā)的GBOs也與疼痛的多維度加工處理有關(guān)（如疼痛情緒和認知控制等）；慢性疼痛誘發(fā)的GBOs主要反映疼痛伴隨的病理學(xué)變化（圖2）。 

圖2.不同疼痛類(lèi)型誘發(fā)的GBOs的功能意義不同 

　　綜上，該研究為疼痛和傷害性感受誘發(fā)的GBOs的異質(zhì)性提供了系統描述，加深了研究者對GBOs異質(zhì)性來(lái)源的理解，為后續相關(guān)研究提供了重要參考，也為基于GBOs的臨床應用提供了理論基礎。 

　　該研究得到了國家自然科學(xué)基金（32071061、31822025）、北京市自然科學(xué)基金（JQ22018）的資助。 

　　論文第一作者為心理所博士生李鎮江，通訊作者為趙晴助理研究員和胡理研究員。 

　　論文信息： 

　　Li ZJ, Zhang LB, Zeng YX, Zhao Q^*, Hu L^*. (2023). Gamma-band oscillations of pain and nociception: A systematic review and meta-analysis of human and rodent studies, Neuroscience & Biobehavioral Reviews. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2023.105062 

　　研究組相關(guān)文章： 

　　1.Zhang, Z. G., Hu, L., Hung, Y. S., Mouraux, A., & Iannetti, G. D. (2012). Gamma-band oscillations in the primary somatosensory cortex--a direct and obligatory correlate of subjective pain intensity. The Journal of neuroscience, 32(22), 7429–7438.  

　　2.Hu, L., & Iannetti, G. D. (2019). Neural indicators of perceptual variability of pain across species. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 116(5), 1782–1791.  

　　3.Peng, W., Xia, X., Yi, M., Huang, G., Zhang, Z., Iannetti, G., & Hu, L. (2018). Brain oscillations reflecting pain-related behavior in freely moving rats. Pain, 159(1), 106–118.  

　　4.Peng, W., Hu, L., Zhang, Z., & Hu, Y. (2014). Changes of spontaneous oscillatory activity to tonic heat pain. PloS one, 9(3), e91052.  

　　5.Yue, L., Iannetti, G. D., & Hu, L. (2020). The Neural Origin of Nociceptive-Induced Gamma-Band Oscillations. The Journal of neuroscience, 40(17), 3478–3490.