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破解60年难题!中国科学技术大学张智/安徽医科大学陶文娟等发现声

2022-07-08

声音——包括音乐和噪音——可以减轻人类的疼痛,但潜在的神经机制仍然未知。 

2022年7月7日,中国科学技术大学张智,安徽医科大学陶文娟及国家卫生研究院 (NIH)Liu Yuanyuan共同通讯在Science 在线发表题为“Sound induces analgesia through corticothalamic circuits”的研究论文,该研究发现声音的镇痛作用取决于小鼠中相对于环境噪声的低(5 分贝)信噪比 (SNR)。病毒追踪、显微内窥镜钙成像和自由移动小鼠的多极记录表明,低信噪比声音抑制了从听觉皮层 (ACxGlu) 到丘脑后核 (PO) 和腹后核 (VP) 的谷氨酸能输入。 

ACxGlu→PO 和 ACxGlu→VP 回路的光遗传学或化学遗传学抑制分别模拟了发炎的后爪和前爪中的低 SNR 声音诱导的镇痛作用。这两个回路的人工激活消除了声音诱导的镇痛作用。总之,该研究通过破译听觉系统在疼痛处理中的作用,揭示了声音促进镇痛背后的皮质丘脑回路。

最后,iNature发现,这是安徽医科大学首次以通讯单位在Science 发表研究成果。



早在 1960 年,就有来自牙科手术的报道表明,音乐和噪音可以产生镇痛作用。音乐作为一种干预手段可以减轻术后和手术过程中的疼痛,甚至是临床上的顽固性疼痛。因为不同类型的音乐甚至自然声音都可以在同等程度上减轻疼痛,所以人们假设音乐的固有特征或背景因素——即不仅仅是音乐本身——被假设为驱动这些镇痛效果。但是,它的工作原理仍然未知。

功能性磁共振成像 (fMRI) 研究表明,在人类暴露于音乐的过程中,调节疼痛处理的多个大脑区域的活动发生了变化。迄今为止,支撑跨模式音频-体感交互的神经基质仍不清楚。丘脑传递多模态感觉信息(包括听觉和体感),并与疼痛相关区域相互连接,通过不同的亚区域处理感觉辨别和疼痛的情感动机。



值得注意的是,体感丘脑的活动会受到音乐和无害的显著听觉刺激的影响。因此,丘脑可能充当听觉体感处理的桥梁。然而,调节声音诱导镇痛的丘脑回路的精确细胞类型特异性组织和功能仍然很大程度上未知。

该研究发现声音的镇痛作用取决于小鼠中相对于环境噪声的低(5 分贝)信噪比 (SNR)。 病毒追踪、显微内窥镜钙成像和自由移动小鼠的多极记录表明,低信噪比声音抑制了从听觉皮层 (ACxGlu) 到丘脑后核 (PO) 和腹后核 (VP) 的谷氨酸能输入。 

ACxGlu→PO 和 ACxGlu→VP 回路的光遗传学或化学遗传学抑制分别模拟了发炎的后爪和前爪中的低 SNR 声音诱导的镇痛作用。 这两个回路的人工激活消除了声音诱导的镇痛作用。总之,该研究通过破译听觉系统在疼痛处理中的作用,揭示了声音促进镇痛背后的皮质丘脑回路。
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