丘脑底核（STN）常被放在运动调节的故事里，疼痛反应却也会改变它的活动。这个位于基底节的脑区，怎样连接到身体的感觉信号？2022年12月15日发表于 Nature Communications 的研究，沿着黑质网状部（SNr）、STN与外侧臂旁核（LPB）追踪一条三站路线：上游抑制性输入调节STN，STN的兴奋性输出再影响参与疼痛加工的LPB。炎症和神经损伤后，这段网络的抑制与兴奋发生不同方向的变化；在小鼠中反向调节它们，可以改变部分痛样敏感反应。

01 / 痛样状态下，STN的活动发生变化

痛样状态下，STN的活动发生变化

急性辣椒素刺激、炎症模型和神经损伤模型中，STN的c-Fos阳性细胞增加。神经损伤数周后，活动标记变化仍可观察到。脑片里，神经损伤组STN细胞在相同电流驱动下放电更多，静息膜电位与输入电阻却没有显著差别。

STN因此提供了一个连接运动网络与感觉调节的切入点。更多诱发放电与部分基础电学指标稳定可以同时出现，提示需要进一步考察细胞接收什么输入、又把信号送向哪里。

原论文图 1痛样状态下，STN的活动发生变化

02 / 兴奋性输出，接到疼痛加工的脑干节点

兴奋性输出，接到疼痛加工的脑干节点

示踪在LPB找到STN相关输入，接收标记的细胞多数带有谷氨酸相关标记。脑片中激活STN末梢，可在部分LPB细胞引出兴奋性突触电流，谷氨酸受体阻断后明显降低；响应细胞的放电也增加。

STN与LPB之间因此不仅有解剖联系，也有功能性兴奋输入。接收群体以谷氨酸相关细胞为主，仍包含其他标记类型。这个出口为基底节影响感觉反应提供了一段具体连接。

原论文图 3兴奋性输出，接到疼痛加工的脑干节点

03 / 操控投射定义细胞，机械与热反应并不相同

操控投射定义细胞，机械与热反应并不相同

激活投向LPB的STN细胞群，正常小鼠双侧机械撤足阈值降低，热撤足潜伏期没有显著变化；抑制同类细胞，正常阈值基本不变。在炎症与神经损伤模型中，抑制则主要改善对侧敏感反应，刺激类型与左右侧别共同影响结果。

神经损伤小鼠还偏好与抑制配对的环境，假手术组没有同样偏好，环境中的移动速度未显著改变。这里操控的是投射定义细胞的胞体，它们还有其他输出，因此团队继续把观察缩到LPB中的局部末梢。

原论文图 4操控投射定义细胞，机械与热反应并不相同

04 / 局部末梢检验，显露另一种范围

局部末梢检验，显露另一种范围

在LPB内激活来自STN的末梢，正常小鼠对侧机械阈值和热撤足潜伏期都降低，同侧没有显著变化；局部抑制正常阈值仍无明显影响。这与胞体激活的双侧机械变化不同，说明同一投射定义群体与一段局部输出并不能完全互换。

局部抑制在辣椒素、炎症及神经损伤模型中，减少对侧防御行为或改善敏感阈值。雌鼠的相关模型实验也有相近方向的通路效应。研究在不同状态中比较这条输出：正常状态与敏感状态，对同一种抑制的反应并不一样。

原论文图 6局部末梢检验，显露另一种范围

05 / 神经损伤后，上游抑制与下游兴奋失衡

神经损伤后，上游抑制与下游兴奋失衡

神经损伤后，STN末梢引出的LPB兴奋性电流更大，成对脉冲比降低，支持突触前环节参与输出增强。LPB细胞的诱发放电也更多。与此同时，STN收到的微小抑制性电流频率下降，幅度基本不变。

候选上游中，SNr的GABA能细胞自发与诱发放电减少，另外两处受测输入区域没有同样放电变化。少一些抑制相关活动、多一些兴奋输出，让“刹车松动、下游响应增强”成为解释这段网络变化的模型。

原论文图 8神经损伤后，上游抑制与下游兴奋失衡

06 / 增强上游输入，LPB响应随之减弱

增强上游输入，LPB响应随之减弱

示踪与脑片记录进一步将SNr抑制性输入接到投向LPB的STN细胞上。激活标记SNr末梢，部分投射定义STN细胞出现GABA受体敏感抑制电流。这些观察把前后两段连接到同一中继群体。

再增强投向STN的SNr细胞群活动，对侧机械刺激引发的LPB钙响应降低，同侧比较没有显著变化。活动记录与先前的侧别效应相呼应，支持上游调节能够沿网络影响下游感觉响应。

原论文图 9增强上游输入，LPB响应随之减弱

07 / 去掉中继，改善效应消失而敏感仍会发生

去掉中继，改善效应消失而敏感仍会发生

增强SNr在STN内的抑制性末梢，改善辣椒素与神经损伤模型中的部分对侧阈值，并使神经损伤鼠偏好配对环境。去除投向LPB的STN细胞后，这些上游刺激的改善和偏好效应不再出现；基础阈值及运动比较基本不变。

但去除中继的小鼠仍能发展出模型相关敏感。这个结果把“上游刺激通过哪段中继发挥作用”与“敏感反应怎样起始”区分开来。成年雄鼠及雌鼠的受测结果，展示基底节对感觉反应的状态依赖调节，也说明痛样行为由多个网络共同参与。

原论文图 10去掉中继，改善效应消失而敏感仍会发生