疼痛是一种不愉快的感官和情感体验，保护人们的身体免受实际或潜在的伤害。一方面，疼痛感知同时包含感官辨别信息和情感动机信息，这两类疼痛信息被认为分别通过大脑外侧和内侧疼痛通路进行传递和处理，丘脑及其皮质连接在这一过程中起到关键作用，其响应能够有效区分疼痛和非疼痛触觉刺激。另一方面，多个丘脑核团被认为是深部脑刺激治疗慢性难治性疼痛的有效靶点，有研究表明调控外侧疼痛通路中感觉性丘脑核团的镇痛效果并不令人满意，而内侧疼痛通路情绪相关靶点的干预或是增强镇痛疗效的有益补充。然而，关于丘脑的疼痛电生理响应的研究有限，限制了靶向丘脑闭环神经调控治疗神经系统疾病的临床应用。近日，中国科学院心理研究所研究员胡理团队开展了动物在体电生理研究，通过两个实验记录了大鼠的外侧疼痛通路和内侧疼痛通路的激光诱发脑响应，利用多种电生理信号分析方法揭示了丘脑特异的疼痛场电位响应信号，表现为伤害性激光刺激呈现后约100ms出现的早期负波（ EN）。相关成果以Deciphering Authentic Nociceptive Thalamic Responses in Rats为题，发表在Research上。该研究获得了三个关键性结果：虽然丘脑表现出与皮层相似的伤害性诱发神经响应，但同步记录到的丘脑场电位响应在时间上落后于皮层响应（即时域N1成分），这与疼痛通路中信息上传的时间顺序相反，表明丘脑N1响应可能并非起源于丘脑，而是皮层N1信号体积传导的结果。研究人员采用主成分分析，在丘脑的疼痛场电位响应中揭示了一个独特的EN成分，该成分在VPL和MD中均可记录到，其振幅受到疼痛强度的调节，EN的峰值潜伏期短于随后的N1成分，表明EN成分可能是丘脑特异的疼痛场电位响应信号。丘脑和皮层之间的峰电位—场电位格兰杰因果分析提供的支持性证据表明，丘脑峰电位在100ms左右对皮层场电位信号存在驱动性影响，这与EN的峰值潜伏期接近，丘脑到皮层的信息流显著早于皮层N1成分。该研究系统刻画了丘脑的疼痛电生理响应特征，揭示了丘脑特异的疼痛场电位响应信号，强调了分离真实丘脑神经响应的重要性，有助于全面了解丘脑在处理疼痛信息时的功能。此外，鉴于EN成分能够可靠编码疼痛强度信息，并且可能是普遍的丘脑特征，将EN成分纳入闭环神经调控系统实现疼痛的客观检测和评估，有望优化慢性疼痛的闭环神经调控效果，助力自适应和个性化的疼痛管理。研究工作得到科技创新-2030重大项目、国家自然科学基金和北京市自然科学基金的支持。论文链接