痛敏与情绪变化,能否分开调节?腹侧苍白球的线索
疼痛敏感和负性行为常常相伴,却未必同时改变。一项雄性小鼠研究发现,腹侧苍白球胆碱能细胞及其杏仁核联系,对两类行为呈现不同的作用时程。
持续疼痛带来的困扰,常常不止疼痛本身。动物也可能更少探索,在某些任务中更久保持不动。那么,减轻痛敏与改变这些行为,会不会依赖同一套脑内过程?2023年4月17日发表于 Nature Communications 的研究,把目光投向雄性小鼠腹侧苍白球VP中的胆碱能细胞,以及它们通向基底外侧杏仁核BLA的投射。结果显示,即时改变这套联系,可以牵动机械与热刺激反应;反复调节之后,部分情绪相关行为变化还能在刺激结束后保留,而痛敏指标却没有同步持续改变。感觉与行为状态,由此显露出不同的调节节奏。
VP胆碱能相关回路在持续疼痛模型中活动增强。即时抑制可减轻痛敏,反复抑制则改善部分痛相关焦虑样和抑郁样行为;停止反复抑制后,所测痛敏并未显著减轻,提示两类效应具有不同时间范围。
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痛敏之外,VP细胞也更容易兴奋
外周神经损伤后,小鼠的机械缩足阈值下降、热缩足潜伏期缩短,变化可持续数周。与此相伴,双侧VP的活动相关标记增加;其中既有表达胆碱乙酰转移酶ChAT的胆碱能细胞,也有其他细胞。它们在相同电流输入下的诱发放电都更强。
乙酰胆碱信号为局部变化提供了另一条线索。相关记录显示,损伤模型中的诱发乙酰胆碱释放增强;阻断烟碱型乙酰胆碱受体后,非ChAT细胞的过强活动也减弱。胆碱能细胞与邻近细胞之间,因而可能共同参与持续痛敏中的皮层下变化。
来源:Ji YW et al. · Nature communications · CC BY
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增强胆碱能细胞活动,双侧后爪更敏感
在未受伤小鼠中,激活一侧VP的ChAT细胞,能让两侧后爪的机械阈值下降、热缩足潜伏期缩短。刺激结束后,指标向原有水平回返。这份即时、可逆的变化,把细胞活动与伤害刺激相关行为直接联系起来。
局部药理比较也显示,提高乙酰胆碱信号可以增强机械敏感,而烟碱型受体阻断能够削弱细胞激活引出的变化。这里的胆碱能作用因而具有脑区背景:不同脑区的同一种递质,并不会必然带来相同的痛觉调节方向。
来源:Ji YW et al. · Nature communications · CC BY
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反复激活留下行为变化,却未留下同样的痛敏
研究还发现,神经损伤小鼠出现悬尾、游泳时不动增加,以及开放区域探索减少。在未受伤小鼠中,反复激活VP胆碱能细胞,也能在刺激结束后引出相似方向的部分行为变化,伴随VP活动相关标记持续增加。
但停止刺激几天后再测,机械阈值、热反应和运动指标并没有显著改变。情绪相关任务中的变化,与即时痛敏变化因此出现时间上的分离:同一细胞群可以参与两类行为,却不必让所有指标一起持续偏移。
来源:Ji YW et al. · Nature communications · CC BY
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在痛状态下,降低活动能够提高反应阈值
反过来,即时抑制VP胆碱能细胞,在炎症与神经损伤相关痛模型中提高机械阈值、延长热缩足潜伏期。未受伤小鼠的对应指标却未显著变化,提示这一细胞群在病理敏感状态中具有不同的功能分量。
细胞活动标记也随抑制而下降,局部非ChAT细胞受到影响。不过,这些结果没有把所有作用都限定为单突触直连;胆碱能细胞如何通过局部网络和远端输出共同参与,仍需要继续分辨。
来源:Ji YW et al. · Nature communications · CC BY
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反复抑制之后,部分行为改善仍然保留
神经损伤后,反复降低VP胆碱能细胞活动,使小鼠在停止抑制后的悬尾和游泳任务中不动减少,开放臂停留与进入增加。相应运动距离未显著改变,VP的活动标记也在之后仍较低。
这份改善具有背景限制:停止抑制后测得的痛敏未显著减轻,在另两类慢性压力模型中,类似抑制也未改善所测焦虑样与抑郁样指标。结果因此指向痛相关状态中的特定联系,而不是通用的情绪调节效果。
来源:Ji YW et al. · Nature communications · CC BY
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一条杏仁核输出,呈现更明确的左右差别
VP胆碱能细胞在BLA有密集输出。激活一侧BLA中的相关末梢,改变的是对侧后爪的机械与热反应,同侧后爪未显著改变。这与VP细胞胞体激活产生的双侧效应不同,提示局部和远端输出具有可分辨的作用范围。
反复激活双侧末梢,也让部分情绪相关行为在刺激结束后改变;所测痛敏和运动指标却未显著改变。BLA中的细胞响应并非整齐一致,部分细胞受到兴奋,另一些被抑制或没有明显响应,网络的变化仍保留细胞差异。
来源:Ji YW et al. · Nature communications · CC BY
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痛敏缓解与行为改善,不必踩着同一节拍
痛模型中,即时抑制VP—BLA相关末梢减轻对侧痛敏;反复双侧抑制,则改善停止刺激后部分焦虑样、抑郁样行为。与此同时,停止反复抑制后,痛敏没有显著改善。研究把两种时程放在一起,显示同一联系的作用可以随状态和观察时间改变。
这项雄性小鼠研究让痛敏与负性行为之间的联系更具体,也留下关键问题:哪些下游细胞承担各自效应,局部与远端输出怎样协作,以及雌性和人类是否相同。它提供了进一步研究的回路节点,尚未建立临床治疗效果。
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