脸部神经损伤后,痛敏如何延伸到远处
雄鼠研究发现,丘脑 VPM 在面部神经损伤后招募躯体感觉输入;早期抑制新增输入可延缓远处痛敏,晚期则出现不同结果。
脸部的一处神经损伤,为什么会让后足和尾部也变得敏感?2024 年发表于 The Journal of Headache and Pain 的研究,从这个跨越身体区域的问题出发,追踪丘脑腹后内侧核(VPM)的变化。这个通常主要处理面部感觉的中继站,损伤后不仅更活跃,还接入了更多来自躯体感觉通路的信息。研究进一步发现,痛敏开始扩展与已经形成之后,同一条新输入的作用并不相同。
面部神经损伤后,DCN—VPM 输入参与远处痛敏的早期形成;VPM 及其后岛叶输出参与已形成的敏感表现,早晚阶段的通路抑制效果不同。
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敏感从面部延伸到身体
部分眶下神经损伤后,雄鼠面部受刺激时的抓挠增加,热反应阈值降低。数日后,后足机械和热刺激的反应阈值也下降,尾部随后出现相应变化。最初局限在面部的损伤,伴随了远处感觉反应的改变。
正常情况下,面部和四肢信息主要经过不同的丘脑中继:VPM 偏向面部,邻近的腹后外侧核 VPL 偏向躯干与肢体。远处也出现痛敏,让研究者追问,这种感觉分工是否发生了变化。
来源:Du Y et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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变化首先集中在VPM
损伤后一周,VPM 神经元更容易被激活,自发放电增加,兴奋性突触输入也增强。相邻 VPL 的对应指标没有明显变化;VPM 的静息电位与抑制性突触电流也基本相近。变化并非整个感觉丘脑一起升高。
刷动面部时,损伤组 VPM 中响应升高的细胞更多,平均放电反应更强。这个原本处理中继信息的区域,开始放大刺激响应。其活动改变与远处痛敏出现的时间相近,也让它成为后续观察的重点。
来源:Du Y et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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面部中继也响应远处刺激
对后足轻刷或施加伤害性刺激时,损伤组 VPM 的放电反应比对照更强。这里并非完全从无响应变为有响应:对照也可有较轻反应,但损伤后的放大更明显。原本偏向面部的信息处理中继,接到了远处刺激。
清醒小鼠中的钙记录进一步显示,尾部受到不同伤害性刺激时,损伤组 VPM 信号明显升高。这使远处响应不只见于轻度麻醉下的单细胞记录,也出现在清醒状态的群体活动中。
来源:Du Y et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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降低中继活动,敏感表现缓和
痛敏已经形成后,降低 VPM 兴奋性细胞活动,面部和后足的机械与热敏感表现均得到缓和。效果跨越了两个身体区域,与前面的远处刺激记录相呼应。VPM 的活动因而不只是伴随变化,也参与受测敏感表现。
小鼠还更偏向与这一抑制条件配对的地点。对疼痛模型而言,这种地点选择支持刺激敏感及相关厌恶得到缓解的解释,将反射性反应之外的行为也纳入了观察。
来源:Du Y et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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输出连接通向后岛叶
VPM 还向后岛叶皮层 pIC 发出投射,标记到的下游细胞主要带有兴奋性特征。在 pIC 内降低 VPM 末梢的活动,同样缓和面部与后足的敏感表现,并引起对应地点偏好。
这把中继站的活动与皮层输出相连。研究并没有停在丘脑内部:来自不同身体区域的信息,经 VPM 汇合后,可通过后岛叶相关线路影响敏感和厌恶行为。
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中继站接入更多躯体信息
追踪 VPM 上游来源时,团队发现损伤后的输入构成改变:来自躯体相关皮层与背柱核群 DCN 的标记比例升高,来自次级躯体感觉皮层的比例下降。其中 DCN 的变化尤其突出,它通常参与传递躯干和四肢信息。
进一步追踪显示,对照的 DCN 末梢主要分布在 VPL,损伤组则扩展到 VPM,并连接到通向 pIC 的 VPM 细胞。脑片中,这些末梢的活动能引起 VPM 兴奋性电流,支持其成为功能性的新增输入。
来源:Du Y et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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同一路径,早晚效果不同
在损伤后的早期降低 DCN—VPM 末梢活动,面部敏感缓和,后足痛敏的形成延缓并减轻。停止抑制后,效果逐渐消退,机械和热反应重新接近对照干预组。早期改变输入,可以影响痛敏发展的过程。
但到了痛敏已形成的阶段,同样抑制 DCN—VPM 输入,面部和后足表现都未明显改善。这与此时抑制 VPM 或其后岛叶输出仍有效形成区别:新增输入参与了早期过程,维持期对不同环节的依赖已经不同。
这些观察来自成年雄鼠的部分眶下神经损伤模型。研究把痛敏的扩展追到感觉线路的重排,也显示一条线路在开始与持续阶段可以承担不同角色。改变信号经过的节点,与改变最初接入的输入,因而得到不同的行为结果。
来源:Du Y et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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