皮层间的一条促痛联系:更敏感,却未更焦虑
小鼠压后皮层通向前扣带皮层的兴奋性联系,可以增强机械和部分热刺激反应;情绪相关行为却没有随之改变。
痛觉不只是刺激从身体传进大脑的一条直线。皮层区域之间的交流,也能改变动物对刺激的反应。2025 年发表于 PLOS Biology 的研究,找到了压后皮层(RSC)通向前扣带皮层(ACC)的一条兴奋性联系。前者常因导航与记忆受到关注,后者参与痛觉和情绪加工;激活这条联系后,小鼠对机械和部分热刺激更敏感,但焦虑样行为与位置厌恶并未明显增加。
RSC 直接向 ACC 提供主要由 AMPA 受体介导的兴奋性输入;激活增强部分伤害性刺激反应,而末梢激活后的甩尾反射、投射细胞激活后的受测情绪行为未见明显改变。
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前扣带皮层还在听谁说话
ACC 接收来自多个脑区的输入,参与感觉、情绪与认知信息的整合。要理解它怎样改变痛觉,除了观察 ACC 本身,还需要看看哪些区域把信号送到这里。研究通过全脑三维成像与逆向追踪,在 ACC 的上游找到了 RSC。
RSC 的颗粒区与无颗粒区都存在通向 ACC 的细胞,左右两侧均有分布,同侧更多。两个常被放在不同研究主题里的皮层区域,由此连成一条可以进一步检验的路径。
来源:Hao S et al. · PLoS biology · CC BY
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上游动起来,下游也跟着响应
一条看得见的连接,是否真的能传递兴奋?在保留两个区域的脑片中,刺激 RSC,ACC 多个记录位置出现兴奋性场电位。另一组钙成像则看到,RSC 激活时,ACC 神经元的细胞内钙信号随之上升。
局部激活 RSC 细胞,也能带来 ACC 钙响应;对照液没有同样变化。电活动与钙信号从不同尺度描绘了同一个过程:RSC 的活动可以把 ACC 推向更活跃的状态,而不是仅有一束轴突路过。
来源:Hao S et al. · PLoS biology · CC BY
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这段兴奋性传递,主要依靠 AMPA
记录 ACC 锥体细胞时,RSC 刺激越强,诱发的兴奋性电流越大。阻断 AMPA 受体后,电流大幅减小;阻断 NMDA 受体或随后检验剩余的海人酸受体成分,并没有带来同样明显的额外变化。
AMPA 是接收谷氨酸信号的一类受体,可以介导快速的兴奋性突触传递。把它与其他谷氨酸受体区分开,意味着研究不只指出两个区域相连,还进一步说明这段连接主要怎样把上游活动转成下游电响应。
进一步只激活来自 RSC 的末梢,研究仍能记录到直接的突触响应,支持两个区域之间存在单突触兴奋性连接。ACC 接收的不同输入并不必然具有相同受体组合,这条路径展示了其中一种以 AMPA 为主的传递方式。
来源:Hao S et al. · PLoS biology · CC BY
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轻一些的机械刺激,也更容易引出反应
当 RSC 在 ACC 的末梢被激活,小鼠左右后足的机械撤回阈值都下降。虽然干预放在一侧,行为变化却出现在双侧。研究随后按投射关系选中兴奋性细胞,在 RSC 激活它们的胞体,也观察到双侧阈值降低。
这相当于把对机械刺激的响应门槛调低:更弱的刺激也能引出撤足行为。两种激活方式共同支持这条皮层联系具有促痛作用,但双侧反应具体怎样形成,还涉及更广泛的脑内连接。
来源:Hao S et al. · PLoS biology · CC BY
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热板反应变快,甩尾反射保持相近
热刺激给出了更细致的分界。激活 RSC 在 ACC 的末梢,缩短了 50 ℃ 热板中的抬足反应时间,在 55 ℃ 条件下却没有明显变化;激活通向 ACC 的 RSC 兴奋性细胞胞体,则能缩短 55 ℃ 热板的反应时间。激活部位与刺激条件,会影响效果怎样显现。
末梢激活条件下的另一项尾部热刺激测试中,甩尾反射时间保持相近。热板行为需要脊髓以上的整合,而甩尾更侧重反射。这种差别使研究把促痛作用重点放在脑内加工,尤其是皮层间的交流上。
更敏感的小鼠,并未更回避
研究还观察小鼠在开放与封闭空间之间的选择。激活这群投射细胞后,高架十字迷宫开放臂时间、旷场中央停留和总活动距离没有明显变化。连续配对的位置厌恶测试,也没有出现对激活相关一侧的明显回避。
机械和部分热刺激的反应增强,并未同时带来受测情绪行为的改变。即使同属 ACC 相关网络,不同输入仍可能侧重不同方面:这里最清楚的变化,是伤害性刺激引发行为的敏感度。
来源:Hao S et al. · PLoS biology · CC BY
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记忆区域的另一面
这项成年雄性小鼠研究,让常与记忆、导航相关的 RSC 多了一项具体的功能联系:它可以通过兴奋性输入增强 ACC 相关的伤害性刺激反应。情境记忆是否借这条路径改变痛觉,是由此提出的下一问;当前实验直接展示的,仍是连接、突触传递与急性刺激行为。它把问题从身体刺激本身,推进到皮层之间怎样调整反应强弱,也让不同输入对痛觉与情绪的侧重有了可比较的基础。