新鲜事物为何牵动疼痛?下丘脑里的一群细胞带来答案
一件新玩具、一个新环境,让小鼠的痛样反应发生变化。研究者顺着这份新奇,找到外侧下丘脑中一群细胞,以及它们各有分工的输出。
新鲜事物总能吸引目光。当小鼠忙着探索一个陌生物体时,它对疼痛刺激的反应也会改变。究竟是哪些脑细胞,把探索经历与痛样反应联系起来?2026年发表于《Nature Communications》的一项研究,把线索追到外侧下丘脑(LH)。团队先找到新奇探索时活跃的细胞,再沿着它们通向不同脑区的连接继续追踪。结果呈现出一幅有趣的回路图景:整群细胞一起活跃时可以减轻模型中的痛样表现,但沿每条输出单独看,效果却各不相同。
新奇探索招募的 LH 细胞,也响应痛刺激和其他显著事件。激活这一群体可改善测试模型中的部分痛样与焦虑样表现;它的 GABA 能和谷氨酸能输出则呈现不同分工,连接的去向决定了具体效果。
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新物体出现后,小鼠的反应变了
在福尔马林诱发痛样反应的第二阶段,新物体或新环境让小鼠舔足的时长和次数减少,雌雄动物都出现了这一变化。新物体还延长正常小鼠和炎症模型小鼠在热板上的撤足潜伏期。探索行为之外,几种与疼痛相关的读出都给出了值得追踪的变化。
社会新奇情境也改变了小鼠的条件位置厌恶。团队进一步发现,在这次测试条件下,阿片受体拮抗剂纳曲酮没有逆转新奇探索的主要效果。这让研究者把目光转向另一条线索:新奇经历招募的脑回路,如何把探索、感觉和情绪相关行为联系在一起?
为一段新奇经历,找到活跃的细胞群
新奇探索在多个脑区留下活动标记,LH 成为团队深入研究的目标。把探索时活跃的细胞标记下来后,研究者发现,再次探索会重新招募其中一部分,机械刺激和福尔马林刺激也会激活这群细胞中的成员。原先看似不同的经历,开始在同一群细胞中交汇。
活体记录让这种联系更加鲜明:标记群体不仅响应探索和痛刺激,也对部分焦虑样情境、气流及奖励作出回应。它们像一个面向多类显著事件的交汇点。相比之下,未被新奇经历招募的 LH 对照群体反应较弱。细胞在那次经历中是否活跃,成为进一步理解其功能的线索。
来源:Jia T et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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让这群细胞活跃起来,行为随之改变
在炎症和神经损伤模型中,激活新奇标记群体减少部分舔足反应,提高一些机械和热反应阈值。慢性神经损伤条件下,小鼠还表现出位置偏好,以及更多中央区和开放臂探索。反向抑制这群细胞,则使部分痛样反应和回避表现加重。两种方向的干预,把细胞活动与动物行为联系得更加紧密。
这种作用还与动物所处的状态有关。正常小鼠中,整体激活没有明显提高基线痛阈;未被新奇招募的 LH 对照细胞,也没有带来相同的变化。脑区名称相同,细胞群和状态不同,行为回应就可能不同。这促使研究者继续拆解那群在探索时被招募的细胞。
来源:Jia T et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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递质不同,整体效果却有相似之处
这群细胞中既有 GABA 能成员,也有谷氨酸能成员,还与食欲素、MCH 等肽能身份部分重叠。研究者进一步分别观察两种递质亚群,发现它们都响应痛刺激;激活各自的胞体,也都能改善模型中的部分痛样和焦虑样表现。不同递质的细胞,在整体行为上产生了相似方向的回应。
不过,并非每一种读出都一起变化,一些舔足次数比较仍无显著差异。更重要的是,胞体激活会同时牵动多条输出,整体效果可能掩盖每条连接的差别。团队于是沿着细胞的长距离连接继续追踪,把关注点移到信号到达的具体脑区。
沿不同路线走,效果也会分岔
GABA 能新奇群体通向外侧缰核(LHb)的末梢受到激活后,小鼠痛阈提高,位置偏好和焦虑样探索却没有明显变化。通向外侧导水管周围灰质(LPAG)的输出,多数测试指标也无显著改变。另两条路线更出人意料:外侧视前区(LPO)和腹侧被盖区(VTA)刺激带来厌恶与回避,VTA 路线还降低了痛阈。
谷氨酸能输出则给出了另一幅图景:通向 LPO 和 LPAG 的刺激,同时改善部分痛样与焦虑样指标;VTA 路线主要改变痛阈;LHb 路线反而加重敏感,焦虑样测试没有明显变化。同一个下游脑区,接收到不同来源的信号,可能产生不同结果。痛样反应和情绪相关行为,也在这些连接中呈现出可以分离的部分。
来源:Jia T et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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新奇与疼痛的联系,藏在回路的组合里
从一段探索经历,到被招募的细胞,再到各有分工的输出,这项研究把新奇与疼痛相关行为之间的联系拆成了具体的回路故事。整群细胞的净效果,与每条连接的作用并不完全一样。理解新奇为何带来某种行为改变,也就需要理解这些输出怎样一起工作。
当前证据来自雌雄小鼠及测试的炎症、神经损伤模型,部分分析合并了性别。自然探索中,这些输出如何按时序协同、下游哪些细胞接收信号,仍是下一步的问题。顺着这些连接继续追踪,将帮助揭示感觉、探索与情绪如何在大脑中相遇,也为疼痛调节研究提供更具体的切入点。
来源:Jia T et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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