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从岛叶深层到丘脑,哪段连接牵动痛敏与回避?

The journal of headache and pain · 2026-04-21

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The journal of headache and pain · 研究前沿

从岛叶深层到丘脑,哪段连接牵动痛敏与回避?

一项小鼠研究把皮层层次、丘脑位置与下游细胞联系起来,发现同一通路在基础与神经损伤状态下作用不同。

原论文 Figure 9 中岛叶与丘脑连接示意

疼痛会改变对刺激的反应,也会影响是否探索开放空间。大脑怎样把这些变化联系起来?2026 年《The Journal of Headache and Pain》的一项研究在保留神经损伤(SNI)小鼠中,将问题定位到岛叶深层第五至六层(dlIC)与丘脑中央内侧核吻侧部分(rCM)的兴奋性连接。研究从两处区域逐步走向投射细胞、末梢和接收输入的细胞群,发现这段连接在正常与损伤状态下呈现不同调节作用。

关键发现

dlIC 谷氨酸能细胞及其到 rCM 的连接参与痛敏与回避:激活正常动物产生相关变化,抑制 SNI 动物改善表现,基础状态抑制多数指标变化不显著。

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岛叶与丘脑内部,也有功能侧重

神经损伤后的活动标记,更突出地位于岛叶深层与 CM 吻侧,主要涉及兴奋性相关标记。比较皮层层次、丘脑前后位置与相邻核团,使两个大脑区域缩小为一段更明确的联系。疼痛相关活动在区域内部,也有自己的分布。

逆行标记将 rCM 的输入定位到 dlIC,顺行末梢与 rCM CaMKIIα 相关细胞接近。沿着这一方向,研究者开始观察投射细胞的生理变化,并限定下游接收细胞。解剖地图因此成为通向活动与行为的起点。

投射细胞更容易被招募

SNI 后,投向 rCM 的 dlIC 细胞接收更频繁、更大的兴奋性输入,静息电位去极化,起始放电电流降低,放电增加。部分动作电位参数保持相近,配对脉冲比变化则支持释放相关改变。这些结果描绘了输入与细胞响应共同变化的状态。

在正常小鼠中,机械、热与夹尾刺激也招募接收 dlIC 输入的 rCM 群体。连接在有害刺激期间呈现动态活动,损伤后投射细胞又更易兴奋。这两个观察相接,使研究者进一步追问:改变这段活动,感觉阈值和探索会怎样变化?

原论文图 4rCM 输入接收细胞的刺激响应
rCM 输入接收细胞的刺激响应
原论文 Figure 4。限定接收 dlIC 输入的 rCM 群体,记录机械、热与夹尾刺激期间的钙活动。
来源:Ren X et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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激活正常动物,抑制损伤动物

在正常动物中增强投向 rCM 的 dlIC 细胞,机械与热阈值下降,中心和开放臂探索减少,总体运动保持相近。基础状态下抑制相关群体,多数感觉与行为指标却变化不显著。增强与抑制的不同表现,让这条连接的状态依赖性变得清晰。

总体运动距离相近,而中心和开放臂停留减少,使探索的变化表现为动物怎样分配活动空间。与此同时,机械和热阈值下降,显示对两类刺激的反应也变了。将这些读出并排放置,既能看到感觉层面的变化,也能看到动物在环境中的行动选择。

在 SNI 小鼠中抑制相关活动,则提高阈值并改善回避。正常状态下变化较小、损伤后作用更明显,与损伤后的细胞招募相呼应。连接的影响因此需要放到当时的网络背景中理解,基础感觉与损伤状态呈现不同调节关系。

原论文图 5不同状态中的投射调节
不同状态中的投射调节
原论文 Figure 5。比较正常动物中的投射细胞激活与 SNI 动物中的抑制,展示阈值和探索的不同状态响应。
来源:Ren X et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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末梢与接收细胞,呈现相近方向

在 rCM 调节 dlIC VGLUT2 末梢,分别在正常与损伤动物中产生促敏或改善效果。进一步限定接收 dlIC 输入的 rCM CaMKIIα 相关细胞,激活降低阈值和探索,抑制改善 SNI 表现。由上游细胞到末梢,再到下游群体,多个位置的结果相互呼应。

这种沿连接推进的观察,使两处脑区之间的功能关系更加具体。与整个脑区一起变化相比,接收特定输入的细胞群呈现相近方向,将感觉反应和行为变化定位到了可追踪的网络路段。

原论文图 7rCM 接收细胞的行为作用
rCM 接收细胞的行为作用
原论文 Figure 7。展示跨突触限定的输入接收细胞激活与抑制,以及正常、SNI 状态下的感觉和行为。
来源:Ren X et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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接收输入之后,信号还有不同去向

三维重建发现,接收岛叶输入的 rCM 相关细胞具有局部受限与更广泛的输出形态,后者涉及皮层和纹状体等区域。丘脑接收输入之后,信号还可能进入不同网络。这些形态差异为理解后续传播增加了空间上的信息。

现有功能结果集中在输入接收群体,形态分类尚未分别对应某种行为。将两类输出与阈值、探索的变化联系起来,会是进一步解释这段连接怎样影响多个读出的关键。输入的共同来源与输出的不同去向,也让丘脑内部的组织成为一个重要问题。

原论文图 8接收细胞的三维输出
接收细胞的三维输出
原论文 Figure 8。展示标记、全脑重建及输出分布,勾勒接收岛叶输入群体的不同轴突形态。
来源:Ren X et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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阈值与探索一起变化,揭示共同调节位置

撤足与热响应描绘有害刺激相关反应,开放空间探索还涉及风险评估与行动策略。这两类读出在同一连接调节中一起改变,让 dlIC→rCM 成为连接感觉与行为的重要位置。疼痛缓解如何影响探索,或不同输出怎样参与各自变化,仍可以在这一具体连接上继续区分。

研究来自雄性小鼠的 SNI 模型。已经获得的层次定位显示,同一脑区内部的不同位置与输入接收群体值得分别观察。把疼痛相关状态从区域缩小到连接,再放回输出多样的网络中,正是这项研究带来的具体视角。

论文信息

Ren X, Qiu XT, Li YY, Tan CY, Zhou LX, Ye XN, Li L, Huang FS, Zhang FX, Li YQ, Zhang MM.
Glutamatergic pathway from deep layers of the insular cortex to the rostral central medial thalamic nucleus participates in neuropathic pain and anxiety-like behaviors in mice
The journal of headache and pain · 2026-04-21
DOI: 10.1186/s10194-026-02373-4