热感觉学习如何塑造温度感知与疼痛错觉：大脑机制新解

为探究热感觉学习对温度感知和疼痛错觉的影响，研究人员开展相关研究，发现大脑相关机制，对理解慢性疼痛有重要意义。

　　在奇妙的人体感知世界里，我们每天都在感受着温度的变化，可你有没有想过，大脑是如何精准地感知这些温度的呢？而且，为什么有时候无害的冷热刺激会让我们产生疼痛的错觉？比如热烤错觉（TGI），同时接触无害的温暖和寒冷刺激，却会让人产生灼烧般的疼痛感。这些现象背后的神经机制一直是科学家们探索的热点。

过去，虽然我们对热感觉和热伤害感受系统的外周感觉机制有了不少了解，像 TRPV1 和 TRPM8 受体的发现，但对于它们如何与自上而下的预期相结合，形成我们对温度和疼痛的主观体验，却知之甚少。而且，在热烤错觉（TGI）中，期望对这一现象的影响也还没有得到充分研究。为了深入了解这些问题，来自国外的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为我们揭示了其中的奥秘。

在这项研究中，研究人员主要运用了计算建模和定量磁共振成像（qMRI）等关键技术。他们招募了 267 名参与者，让这些参与者完成概率热感觉学习（PTL）任务。在这个任务中，参与者会听到不同的声音提示，预测即将到来的热刺激是冷还是暖，同时还会经历能引发热烤错觉（TGI）的刺激组合。通过这种方式，研究人员全面分析了期望在热感觉学习中的作用。

下面来看看具体的研究结果：

1. 行为学表现：研究人员分析了参与者对不同刺激预测的错误率和反应时间。结果发现，刺激与提示的关联概率对参与者的预测准确性影响很大，预测准确性在预测性试验中最高。而且，在预测错误后，参与者的反应时间会明显变慢，这表明他们有效地学习并将提示 - 刺激关系融入到了热感觉预测中。此外，热烤错觉（TGI）刺激能引发增强的热感知和灼烧感，这也证实了实验操作有效地诱导了热烤错觉（TGI）。同时，参与者的期望会影响他们对无害热刺激的感知强度，而且热烤错觉（TGI）试验会根据参与者对其冷热的感知来强化或削弱提示 - 刺激关联。
2. 计算建模和脑成像：研究人员使用两级分层高斯滤波器（HGF）模型对热感觉学习进行分析，并与其他模型比较。结果表明，两级分层高斯滤波器（HGF）模型最能解释热感觉学习过程。进一步分析发现，不确定性对行为和主观体验有显著影响。较低层次的预测不确定性会影响参与者的预测错误率、反应时间和对热感觉质量的评分；较高层次的估计不确定性则对热烤错觉（TGI）试验中的灼烧感影响更大。另外，研究人员还发现计算参数与大脑微观结构存在关联。像反映学习过程中不确定性影响的 ω 参数，以及反映决策过程变化的 ζ 参数，都与大脑中一些区域的铁浓度显著相关，这些区域包括楔前叶、后扣带回、小脑、基底神经节和脑干等。

在研究结论和讨论部分，研究表明自下而上的感觉过程和自上而下的期望相互作用，共同塑造了对无害热感觉和热烤错觉（TGI）的感知。通过计算建模，研究人员定义了一个机制框架，在这个框架中，不同层次的预测决定了热感觉输入的感知质量和疼痛错觉的强度。而且，研究人员还确定了与热感觉学习、决策相关的计算指标，并将这些指标与大脑微观结构联系起来。这些发现有助于我们从贝叶斯角度更好地理解人类热感觉，解释了不确定性如何导致将无害刺激误判为疼痛。同时，研究结果还可能为识别与慢性疼痛相关的计算特征提供帮助，因为在慢性疼痛条件下，热感觉处理和学习常常会出现异常。

总的来说，这项研究意义重大，它为我们理解大脑如何处理热感觉和疼痛错觉提供了新的视角，也为未来研究慢性疼痛的发病机制和治疗方法奠定了基础。