咬合改变之后,口面部高敏怎样在脑干网络中被放大?
三叉输入相关臂旁核细胞牵动延髓与三叉核的刺激响应,并影响雄性大鼠的机械敏感和位置回避。
牙齿接触方式的改变,可以让动物的咬肌区域持续变得敏感。感觉信息进入脑干后,并不是一路向上传递就结束了:上行网络会影响下行调节,信号还可能回到较早的感觉处理层级。发表于The Journal of Headache and Pain的一项雄性大鼠研究,沿着三叉神经脊束核(Sp5)、外侧臂旁核(LPBN)与延髓腹内侧头端区(RVM)寻找这种互动。研究把神经活动和行为放在一起,发现调节接收Sp5输入的LPBN谷氨酸相关细胞,可以同时改变两个脑干区域对刺激的响应。
增强Sp5输入相关LPBN细胞活动,提高RVM ON细胞和Sp5刺激响应,并诱发机械高敏与位置厌恶;模型中抑制该群体,神经响应减弱、机械阈值提高,动物偏好与抑制配对的位置。
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接收输入与发送输出,是不同的细胞群
追踪显示,Sp5通向LPBN的细胞大多带有谷氨酸相关CaMKIIα标记,轴突在同侧、较尾侧LPBN更丰富。LPBN接收Sp5输入的标记细胞中,约86%与CaMKIIα共标记,约4%带有GABA标记;另一组投向RVM的LPBN细胞中,约71%与CaMKIIα共标记。兴奋性相关群体在两段连接中都占较大比例。
两段连接却不是一条简单的单细胞接力线。接收Sp5输入的LPBN细胞较偏尾侧,投向RVM的细胞较偏头侧,二者几乎不重叠。这个结果提示信息在LPBN内可能需要进一步转接。研究随后直接调节输入接收群体,观察其活动是否仍能影响较远的RVM。
来源:Mo S et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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输入群体增强,ON细胞的刺激响应更强
在未建立咬合干扰模型的大鼠中,研究增强接收Sp5输入的LPBN谷氨酸相关群体。麻醉记录显示,口面部机械或夹捏刺激到来时,RVM ON细胞诱发响应增大,自发放电却未显著增加;OFF细胞的自发和诱发活动均没有同样显著改变。效应主要表现为特定细胞对刺激的响应增强。
另一组大鼠的RVM群体钙记录也显示,刺激诱发信号的峰值与曲线下面积更大。单细胞与群体观察方向一致,但群体钙信号覆盖的是较广泛RVM细胞。增强上游接收群体,能够让延髓对后来到达的机械刺激反应更强。
来源:Mo S et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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变化也回到三叉核的刺激响应上
Sp5是口面部信息进入中枢的重要处理站。LPBN群体激活后,广动力范围WDR细胞对中等和较强机械刺激的放电增强,伤害性刺激特异NS细胞主要对较强刺激响应增加。两类自发放电没有显著变化,变化集中在输入到来时,而不是持续放电整体抬高。
Sp5谷氨酸相关群体钙信号也增强。调节位于上游传递路线上的LPBN接收细胞,Sp5处理机械刺激的状态却发生改变。这与上行信息和下行调节相互影响的框架相符,也使口面部高敏不再只是外周输入本身的变化。
来源:Mo S et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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刺激更易引起缩头,配对位置也被回避
神经响应增强之后,行为是否也改变?LPBN接收群体激活后,咬肌区域机械缩头阈值降低:较轻压力即可引起反应。对照组没有同样变化。位于脑干的群体操作,不仅影响记录中的响应,也改变了动物面对机械刺激时的行为。
激活还与条件位置厌恶相联系。动物后来减少在激活配对区域的停留。机械阈值与位置选择从两个方面描述这项操作的影响:刺激反应更敏感,动物也会回避与操作相关的环境。
来源:Mo S et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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咬合干扰中,降低输入群体活动
研究通过牙冠造成实验性咬合干扰,观察持续一周后的机械高敏。模型形成期间抑制同类LPBN接收细胞,到第七天RVM ON细胞的机械和夹捏诱发响应减少,ON自发活动与OFF细胞指标仍未显著改变。RVM群体钙响应也变小。
激活与抑制在不同背景中,分别显示这群细胞能增强正常动物的刺激响应,也参与干扰模型中的响应增强。ON细胞的选择性变化,在两个方向的实验中都出现,使LPBN相关输入与延髓促敏响应之间的功能联系更加清楚。
来源:Mo S et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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Sp5对强刺激的响应也随之下降
同样安排下,Sp5 WDR和NS细胞对较强机械刺激的响应下降,群体钙峰值与曲线下面积也降低。自发活动则有细胞类型差别:NS下降,WDR没有显著变化。抑制没有把每个细胞指标一起压低,却减弱了两类细胞共有的强刺激响应。
延髓和三叉核的响应都随LPBN操作改变,呈现出网络层面的联动。实际生理记录在麻醉大鼠中进行,行为测试则从另一层面观察模型表现;两类证据相互配合,描述了输入群体在口面部高敏中的作用。
来源:Mo S et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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机械反应改善,抑制配对位置受到偏好
干扰模型中,连续抑制后的第七天机械阈值高于对照;另一组动物在高敏已经出现后进行条件配对,偏好与抑制操作相关的位置。前者显示形成期间的干预效果,后者显示高敏背景中动物对操作的选择。
这项雄性SD大鼠研究让咬合干扰后的敏感与回避有了更具体的中枢解释:Sp5输入相关LPBN细胞的活动,能牵动RVM和Sp5的刺激响应。LPBN内部怎样完成转接仍是开放问题,但已有功能结果表明,口面部信息进入脑干后,会受到相互作用网络的持续调节。
来源:Mo S et al. · The journal of headache and pain · CC BY-NC-ND
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