同样通向杏仁核,两路输入怎样分担痛与厌恶?
雄性小鼠研究发现,岛叶输入同时影响机械敏感和位置回避;丘脑内侧背核输入改变位置回避,机械阈值却未显著改变。
疼痛不仅让身体迅速缩回,也会让动物避开与不适相伴的环境。两种表现总是由同一路信号推动吗?2022年6月27日发表于 Journal of Biological Chemistry 的研究,在雄性小鼠炎症痛模型中,将视线投向基底外侧杏仁核BLA。岛叶皮层IC和丘脑内侧背核MD都向这里提供兴奋性输入,但改变这两路输入,机械反应阈值与位置偏好出现了不同组合。
IC–BLA输入参与机械敏感和厌恶相关行为,MD–BLA输入则主要影响位置厌恶;两路输入在共同目标中呈现不同功能分工。
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炎症之后,杏仁核细胞更容易响应
炎症痛小鼠对机械刺激更敏感,较弱刺激就能引起缩足。与此同时,BLA活动标记增加,许多活跃细胞带有谷氨酸相关标记;在细胞记录中,受测兴奋性群体也更容易产生放电。
原本不足以明显引起对照组钙反应的轻刺激,在炎症痛组引出更强的BLA群体钙信号。身体敏感与脑区反应一同变化,为研究找到一个可以继续追问的共同节点。
来源:Meng X et al. · The Journal of biological chemistry · CC BY
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改变BLA活动,身体反应和位置选择一起变化
提高BLA兴奋性群体活动,正常小鼠的机械反应阈值下降,同时避开与活动增强相伴的一侧空间。降低炎症痛小鼠中这群细胞的活动,则提高机械阈值,小鼠也更愿意停留在与抑制相伴的一侧。
阈值回答弱刺激能否触发缩足,位置选择反映动物对关联环境的趋近或回避。这两种表现可以一起改变,却仍是不同的行为维度;要理解BLA的贡献,还需要分辨它收到的是哪一路信息。
来源:Meng X et al. · The Journal of biological chemistry · CC BY
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兴奋性输入增强,为细胞持续活跃提供支持
BLA细胞接收到的微小兴奋性突触事件,在炎症痛组出现得更频繁、幅度也更大。削弱局部兴奋性传递后,两组在放电反应及若干膜电特征上的差别不再显著,提示输入增强参与维持高反应状态。
局部减少这类传递,也伴随机械阈值提高和相关环境的位置偏好。不过,BLA接收来自多个脑区的信号,整体减少兴奋性传递还无法解释:哪一路更关系到机械敏感,哪一路更关系到回避?
来源:Meng X et al. · The Journal of biological chemistry · CC BY
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岛叶与丘脑,两路信号汇入相同目标
解剖追踪显示,BLA兴奋性细胞与多个上游脑区相连。研究进一步聚焦岛叶IC和丘脑内侧背核MD:两处投向BLA的标记细胞,主要与谷氨酸标记重叠,在BLA也能引出兴奋性突触反应。
炎症痛组中,投向BLA的IC细胞与MD细胞都更容易放电。两路输入因此共享增强的细胞反应,却不一定共享行为作用。研究的转折,是把这些相似的生理变化,分别带回机械反应与位置选择的比较中。
来源:Meng X et al. · The Journal of biological chemistry · CC BY
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岛叶输入,同时牵动机械敏感与回避
增强IC在BLA的相关末梢活动,正常小鼠机械阈值降低,同时出现实时位置厌恶;随后的环境关联比较中,也表现出对相应一侧的回避。IC输入的影响跨越即时反应和关联后的空间选择。
在已经形成炎症痛的小鼠中,降低这路末梢活动,机械阈值提高,并出现对相关一侧的位置偏好。身体反应和空间选择在两个背景下同向参与,使IC–BLA输入成为两类表现共同的调节入口。
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丘脑输入,改变回避而未显著改变机械阈值
MD–BLA输入给出不同答案。增强这路相关末梢活动,正常小鼠避开相应一侧,也出现关联后的位置厌恶,但机械阈值没有显著改变。在炎症痛小鼠中降低这路活动,同样能引出位置偏好,机械阈值仍未显著变化。
两路输入的差别,不在于一处活跃、另一处沉默,而在于活跃之后牵动什么行为。相同的BLA目标,接收到不同来源的兴奋性信号,可以影响疼痛相关表现中的不同组成。
因此,只看缩足可能漏掉一部分变化:MD相关输入被抑制时,小鼠仍保持较低的机械反应阈值,却更愿停留在与抑制相伴的环境。这种分离让位置选择成为补充视角,也说明机械敏感减弱与厌恶相关行为改变,可以沿不同的输入联系发生。
来源:Meng X et al. · The Journal of biological chemistry · CC BY
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把疼痛拆开,才能看清共同节点里的分工
这项雄性小鼠研究呈现的是炎症背景下、特定机械与位置行为的分工。IC输入对两类表现都有贡献,MD输入在这些比较中更偏向位置厌恶;其他感觉形式、病程和更多输入,也可能具有不同组合。
回路在解剖上汇合,并不意味着所有疼痛表现都会一起改变。将身体反应与回避分别观察,使杏仁核从一个笼统的疼痛相关脑区,变成可以按输入来源继续理解的网络节点。