Science子刊揭示了大脑是如何将疼痛预测和刺激结合起来的

　　

由基础科学研究所(IBS)神经科学成像研究中心(CNIR)副主任WOO Choong-Wan和成均馆大学生物医学工程助理教授Michael YOO Seng Bum领导的一项研究，揭示了大脑如何处理和整合疼痛信息的新见解。他们的研究超越了识别对疼痛做出反应的大脑区域，揭示了大脑整合疼痛相关信息背后的机制。利用功能性磁共振成像(fMRI)，他们形式化了大脑是如何将疼痛预期与疼痛刺激的实际强度结合起来的。

疼痛是一种复杂的体验，不仅受到疼痛刺激强度的影响，还受到个体预期的影响。例如，一个人期望感受到的疼痛可以改变对实际疼痛的感知。虽然之前的研究已经确定了大脑的哪个区域处理这些导致我们疼痛体验的独立因素，但这项新研究解决了这些不同因素如何结合在一起产生统一的疼痛感觉的问题。

该研究的第一作者KIM Jungwoo表示:“这不仅仅是关于知道大脑的哪些部分是重要的;最终，了解疼痛是如何产生的，是找出如何消除不必要疼痛的关键。”

研究人员利用功能磁共振成像技术观察了受到不同程度疼痛刺激的参与者的大脑活动，同时还操纵了他们对疼痛程度的预期。为了充分了解大脑是如何处理疼痛的，他们将这一过程分为两个阶段:保存(大脑如何保存有关疼痛预期和刺激强度的信息)和整合(这些元素如何结合起来形成有凝聚力的疼痛体验)。他们研究了大脑皮层不同层次的这些过程，期望较低层次的大脑网络保留信息而不整合信息，而较高层次的大脑网络保留并整合两者。

*皮层层次:大脑以循序渐进的方式处理信息，低级网络(如感觉和运动网络)处理基本的感觉输入，高级网络(如边缘系统和默认模式网络)整合更复杂的信息。这项研究使用这个框架来理解大脑如何在不同层次上处理和整合疼痛信息。

与研究人员最初的假设相反，结果表明，所有的网络，无论水平如何，都保留了两种类型的信息——疼痛预期和刺激强度。然而，只有更高级的网络能够通过简单地将保留的期望和刺激信息加在一起来整合这些信息。这表明，虽然整个大脑存储疼痛信息，但只有特定区域负责将不同的疼痛相关信号整合到疼痛体验中。

这项研究代表了神经科学两个领域之间的重要合作。Yoo博士是决策和电生理学方面的专家，Woo博士是专门研究功能磁共振成像(fMRI)的疼痛研究人员，他们结合了各自的专业知识，探索了疼痛信息是如何在整个大脑中处理的。他们的创新方法揭示了大脑处理疼痛的机制，为治疗慢性疼痛的新方法提供了有价值的见解。

共同主要作者Michael YOO Seng Bum说:“这是一项有意义的合作研究，结合了每位首席研究员的优势，超越了仅仅报告特定区域的激活，使我们能够研究信息如何在大脑中整合的原理。”

另一位共同主要作者WOO Choong-Wan将这项研究描述为“一项利用大脑激活模式中编码的几何信息来揭示不同类型疼痛信息整合机制的创新研究”，并补充说“如果没有合作，这一发现是不可能的。”