慢性痛觉敏感中，皮层输入牵动丘脑底核
雄性小鼠研究发现，ACC至STN输入在神经损伤后增强；抑制这一输入改善痛觉敏感与受测类抑郁行为，而胞体和末梢的激活呈现不同效果。
持续疼痛常与情绪困扰相伴，脑内连接如何把感觉与行为联系起来？2024年发表于 PLOS Biology 的研究，关注前扣带皮层（ACC）通向丘脑底核（STN）的输入。在神经损伤后的雄性小鼠中，投向STN的ACC细胞更容易兴奋，传递给STN的突触响应也更强。研究进一步显示，调节这一路输入能够改变痛觉敏感和部分行为表现，但作用取决于动物状态，以及干预的是胞体还是末梢。
神经损伤后ACC→STN兴奋性输入增强；抑制末梢提高缩足阈值、减轻受测类抑郁行为。正常小鼠中，末梢激活增加痛觉敏感，却未复制投射细胞胞体激活引起的回避与不动增加。
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一条兴奋性连接，在损伤后变得更强
ACC参与感觉与情绪相关加工，STN则处于基底节网络之中。组织追踪与突触记录表明，两者之间存在直接的谷氨酸能连接。投向STN的ACC细胞主要位于皮层第五层，使团队能把问题聚焦到具体的投射群体。
神经损伤后，这些细胞在相同电流下发放更多，受测兴奋性指标也改变；静息膜电位却未显著变化。STN接收到的诱发兴奋性电流幅度增大，成对脉冲比没有显著改变，显示细胞与连接的变化并不覆盖所有指标。
来源：Wang YD et al. · PLoS biology · CC BY
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感觉与情境，在皮层留下不同响应
正常小鼠受到足以引起缩足的机械或热刺激时，ACC群体钙信号升高；较弱机械刺激和探索中的自行抬脚，没有同样的显著变化。损伤后，较轻刺激也可伴随明显信号，呼应行为上的敏感增加。
面对气流，或进入高架迷宫开放臂，ACC信号也发生变化；退回封闭臂时则下降。钙记录由此显示，这一区域既响应感觉事件，也随受测情境变化，而不是只记录一次脚部动作。
来源：Wang YD et al. · PLoS biology · CC BY
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皮层活动影响STN的刺激响应
抑制ACC兴奋性细胞后，STN对机械、热刺激和气流的钙响应减弱。这种影响出现在正常和损伤后的受测条件中，支持ACC输入参与塑造STN对感觉事件的响应。接收端的变化因此与皮层状态相连，而不只是局部细胞单独变得活跃。
迷宫情境的结果有所不同：正常小鼠STN未呈现显著的臂转换响应，损伤后出现相应变化，但抑制ACC并未显著减弱它们。STN的状态变化还可能受到其他输入影响，感觉响应与情境响应并不完全沿同一方式调节。
来源：Wang YD et al. · PLoS biology · CC BY
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调节投射细胞，改变敏感与回避
激活投向STN的ACC细胞胞体，正常小鼠两侧后足的缩足阈值降低，还会回避与激活配对的场所；悬尾和游泳中的不动时间增加。场所中的移动速度未显著改变，回避并非仅伴随跑得更慢。缩足阈值反映动物对受测刺激的敏感程度，场所选择与不动表现则提供不同的行为信息。
损伤小鼠中，抑制这群细胞则提高阈值，增加对干预配对场所的偏好，减少不动时间，并恢复部分雌鼠尿液嗅探表现。正常小鼠的受测缩足阈值在抑制时未显著改变，效果随原有状态不同。
来源：Wang YD et al. · PLoS biology · CC BY
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只调节末梢，部分结果随之不同
这些ACC细胞也向其他区域伸出分支。只激活它们在STN内的末梢，仍可降低正常小鼠缩足阈值，却没有显著引起场所回避或不动时间增加。胞体激活的行为组合，并未完整出现在这一输出端。
然而，损伤状态下抑制末梢，能改善痛觉敏感、减少不动、增强受测嗅探，并形成场所偏好。正常小鼠中，末梢抑制对阈值同样未见显著效果。激活与抑制的意义，因此紧紧联系着网络原有的状态。
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STN再次被推高，改善效果被抵消
团队进一步同时调节输入和接收端。损伤小鼠中，抑制ACC末梢带来的阈值改善，在额外激活STN细胞时被抵消；场所偏好和不动时间的改善也消失。STN的活动状态因此成为解释输入干预效果的重要环节。
在另一组正常小鼠中，STN激活引起的敏感增加和场所回避，又可被ACC末梢抑制减轻。两类组合实验共同显示，局部细胞兴奋程度与皮层输入相互作用，决定了受测行为的表现。
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一条连接，作用随状态而改变
这项雄性小鼠研究把慢性痛觉敏感与类抑郁行为放进同一条连接中考察，同时显示，两者并不在每一种激活条件下都一起变化。胞体、局部末梢和接收细胞，承担的是相互联系又不同的环节。
由此得到的认识是：皮层至基底节的输入不只传递运动相关信息，还能在神经损伤后参与维持感觉和行为的变化。理解这种作用，需要同时观察连接的强度、接收端状态，以及具体发生了什么行为。