把丘脑—扣带连接调强,小鼠为何变得更敏感?
模式刺激让自由活动雄鼠的通路响应持续增强;低频刺激降低增强并改善诱发高敏,焦虑样指标没有同步改变。
明明还是同样的触碰,大脑却可能把它接收得更强。当一条传递感觉信息的连接被反复调高,敏感会留下多久?又能不能降回来?丘脑连接感觉输入与皮层加工,前扣带皮层(ACC)参与疼痛相关处理;两者之间的输入强度,正是理解持续高敏的一条线索。发表于Molecular Pain的一项研究聚焦内侧丘脑(mTH)通向ACC的输入。在自由活动成年雄鼠中,一次模式化刺激让这条路线的响应持续增强,机械与热反应也变得敏感;换一种刺激方式,增强与行为高敏都能减轻。
mTH—ACC响应可被TBS持久增强,部分动物六周后仍保持;一周内出现感觉高敏而焦虑样指标未显著改变,LFS可降低TBS增强并改善高敏。
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选中丘脑输入,连接能够长期增强
ACC接收许多来源的信息,局部电刺激容易同时募集不同输入。研究让丘脑来源轴突响应光刺激,再记录ACC场兴奋性突触后电位。TBS诱导后,响应增强持续至少两至三小时;用光刺激而非局部电刺激检验,仍能观察到增强。
原先没有检出响应的记录通道,也在诱导后出现持续信号。通路变化因此不只表现为已有响应变大,还扩展到原先低于检测水平的记录位置。不同通道共同描绘了连接增强后的响应分布。
这里的场电位汇集记录位置附近的突触响应,研究用其斜率追踪输入效能。诱导前后对同一输入作比较,就能看到相近测试刺激如何引出更大的响应。长时增强意味着连接留下了活动经历的影响,这也是突触可塑性用于理解持续高敏的原因。
来源:Lin S et al. · Molecular pain · CC BY
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从几小时,走到数周的变化
在自由活动小鼠中,研究选择同一输入,稳定记录后施加TBS。场响应很快升高,并在一小时观察中保持。没有增强诱导时,通路测试响应跨日相对稳定,因而可以将之后的变化与诱导经历联系起来。
长期跟踪的8只动物都曾出现增强。六周后,5只仍高于增强判据,另外3只恢复正常。持续性因此有个体差别:一段短时诱导能够留下数周响应变化,但不同动物的恢复过程并不相同。
来源:Lin S et al. · Molecular pain · CC BY
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响应增强之后,刺激更容易引起反应
TBS后,热板上的缩足或舔足潜伏期缩短,变化持续到一周。机械阈值下降早期在同侧更明显,对侧六小时的比较未达显著,之后一天至一周也出现下降。感觉反应随着通路增强改变,并带有时间与侧别差异。
旷场总距离、中心停留和十字迷宫开放臂指标,却没有显著变化。动物更易对机械与热刺激反应,同时保持相近的所测运动和焦虑样表现。通路增强在这些实验中主要影响感觉高敏,未同步改变每种行为。
这组TBS实验没有先建立外周损伤。通过改变中央输入路线的活动模式,便出现了后来的感觉高敏。这使研究能够把中枢连接增强的作用单独显现出来,再与炎症背景中的通路变化比较。
来源:Lin S et al. · Molecular pain · CC BY
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外周炎症,也让这条输入更易增强
CFA足底炎症后,光测试的mTH—ACC场响应在早期升高。随后重复机械刺激,炎症组的通路响应进一步增强,盐水对照没有同样变化。人工诱导之外,外周组织状态也与中央输入响应相联系。
一天和一周时点的增强更突出,六小时重复刺激后的变化较小。炎症之后的感觉输入,进入一个会随时间改变的通路;相同类型的机械刺激,在不同阶段可以留下不同强度的后续响应。
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换成低频,增强可以降下来
TBS增强一小时后,研究在同一路线施加低频刺激LFS。场响应回到接近基线,与增强状态显著不同。连接并非一旦提高便无法改变,它能对不同活动模式产生相反方向的可塑性。
热敏感和同侧机械高敏也改善,对侧机械比较未显著改变。这项挽救发生在TBS诱导的高敏中。生理增强降下来时,对应感觉行为也变化,让通路强度与高敏之间的功能联系更直接。
来源:Lin S et al. · Molecular pain · CC BY
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感觉调节,具有可改变的连接强度
成年雄鼠中的这组结果,将长期连接变化与高敏放在同一条输入上观察。数周生理跟踪、一周行为变化,以及另一模式引起的反向调节,共同说明丘脑—扣带响应具有可持续、可改变的强度。感觉信息怎样被接收,还取决于这条路线此前经历过怎样的活动。