下颌不对称,脑内信号也失衡:疼痛与焦虑样行为的 ACC 线索
小鼠研究发现,持续口面痛伴随前扣带皮层突触重塑与兴奋增强;压低其中 CaMKII 阳性细胞活动,可以同时改善机械敏感与回避行为。
下颌结构的变化,为什么会在远处的脑区留下痕迹?持续口面痛往往不只涉及局部组织,还伴随情绪相关变化。2025 年 9 月 24 日发表于《Advanced Science》的研究,在下颌不对称小鼠模型中,把骨与软骨变化、自由活动、脑区兴奋和突触结构联系起来。前扣带皮层(ACC)成为关键节点:这里的兴奋性细胞反应增强,突触也发生重塑。降低这些细胞的活动后,小鼠对机械刺激的敏感性与焦虑样行为一同改善。
口面结构改变与 ACC 的兴奋性突触重塑相伴,细胞抑制实验进一步显示,ACC 活动参与模型小鼠的疼痛敏感和焦虑样行为。
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结构变化伴随持续机械敏感
研究通过改变牙齿咬合关系,建立下颌不对称模型。两周后的三维成像已经看见明显结构差异,随后骨小梁和软骨检测也显示组织改变:骨体积分数和骨小梁厚度降低,软骨层变薄。这给神经研究提供了一个具有持续外周改变的起点。
从第二周开始,模型小鼠对机械刺激更加敏感,变化持续到第四周的测试。它们在旷场中心和高架十字迷宫开放臂的活动减少;雌性小鼠也出现相应表型。疼痛敏感与对开放空间的回避,在这个模型中同时浮现。
来源:Zhang Z et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
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少探索,多蜷缩:变化藏在动作序列里
自由活动的细节,补充了常规测试。多视角追踪发现,模型小鼠直立探索减少,快跑与小跑也减少,蜷缩姿势增加。变化不只在“走了多远”:动物从一种动作转到另一种动作的方式也不同,更常维持原有动作,而对照组更多地从蜷缩转向直立。
这种动作组合把持续不适与减少探索联系起来。不过,活动量也会影响某些焦虑相关指标。在高架十字迷宫中,总行走距离相近而开放臂探索减少,说明空间选择的变化并不完全等同于整体少动。研究随后转向脑内,寻找与这些表现相伴的活动改变。
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同样刺激,引出更强的细胞反应
全脑活动图谱显示,变化分布于多个脑区,ACC 是其中反应较突出的区域。进一步染色发现,其 CaMKII 阳性细胞更常与活动标记共同出现。ACC 位于连接感觉与行为情境的网络中,它的改变让研究得以追问:局部口面问题怎样进入更广泛的神经处理?
活体记录显示,面对同等强度机械刺激,模型小鼠 ACC CaMKII 阳性细胞的钙反应更强。组织活动标记与刺激时的动态信号相互呼应,提示这里不仅持续被招募,还对相关感觉输入表现出增强反应。
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表达图谱指向突触重塑
接下来,空间表达图谱与单核测序把组织变化展开到细胞层面。ACC 不同细胞类型的基因表达发生不同变化;在谷氨酸能细胞中,蛋白合成相关通路增强,而突触组织、结构和突触后特化相关基因集合出现下调。活跃的神经元,内部并非所有过程都一起增强。
基于表达数据的分析还提示,细胞间信号模式发生重排,包括谷氨酸能细胞之间及其与星形胶质细胞的联系。这些推断为实际结构检测提出问题:当突触相关表达改变时,神经元接收信息的微小接触点,是否也换了样子?
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树突棘增多,分子变化却有不同方向
显微观察看到,ACC 锥体细胞顶端与基底树突的树突棘都更密、更长,若干形态类型的密度也改变。树突棘是接收兴奋性输入的重要部位,这些变化意味着神经元的接触结构重新组织,而不只是活动短暂升高。
突触相关蛋白也并非同方向变化:Syn、GluR1 与 PKMζ 增加,PSD95 则降低,另一些蛋白相近。镇痛处理后,机械敏感、焦虑样行为及 ACC 活动改善,部分突触蛋白变化也减轻。这把持续疼痛与脑内重塑联系起来,但结构数量本身仍不足以说明实际信息传递强度。
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功能记录把结构变化接到信号传递
电生理记录补上了这一环。模型小鼠 ACC 的兴奋性突触电流事件更频繁,单次事件的峰值幅度相近;在相同电流驱动下,锥体细胞发放更多动作电位,膜电阻也升高。输入出现得更频繁,细胞又更容易作出反应,两方面共同构成兴奋增强。
研究还观察到基底外侧杏仁核(BLA)活动增加,以及 BLA 到 ACC 的诱发兴奋性电流增强、成对脉冲比降低,提示这段输入的递质释放概率增加。ACC 的改变因此与更广泛的输入网络相连,持续口面痛涉及的也不止单一皮层区域。
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抑制 ACC 同时改善机械敏感与回避
最后,研究压低模型小鼠 ACC CaMKII 阳性细胞活动。机械刺激反应阈值升高,动物在旷场中心活动更多,也增加开放臂探索;雌性模型中出现相应改善。在高架十字迷宫,总行走距离仍相近,而开放臂活动比例增加,变化再次体现为行动选择的调整。
从下颌结构到脑内突触,这项研究在成年小鼠中描绘了一条相互关联的变化链。ACC 的活动调节能够同时影响感觉敏感与焦虑样表现,但具体下游出口仍待厘清。局部组织的问题会在神经网络中被加工,而理解疼痛,也需要看见这种跨区域的变化。
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