探秘热痛与压力痛：大脑神经反应的差异与共性

在疼痛研究领域，多数实验常用皮肤热痛研究，难以对比不同疼痛类型及关联实验与临床疼痛。研究人员以健康参与者为对象，用功能性磁共振成像（fMRI）对比皮肤热痛和袖带压力痛。结果发现二者激活模式有异同。该研究为理解疼痛生理提供新视角。

　　在医学和神经科学领域，疼痛研究一直是个重要课题。急性疼痛有多种形式，但以往很多实验性疼痛研究主要采用皮肤热痛（cutaneous heat pain）这一方式。这种单一的研究模式使得不同疼痛类型之间难以进行有效比较，也让实验研究结果与临床疼痛之间的关联变得模糊不清 。为了填补这一研究空白，来自德国汉堡 - 埃彭多夫大学医学中心（University Medical Centre Hamburg-Eppendorf）的研究人员 Janne Ina Nold、Alexandra Tinnermann 等人开展了一项极具意义的研究。他们通过在同一受试者体内进行实验，并结合功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）技术，对袖带压力痛（cuff pressure pain）和皮肤热痛进行了深入探究。

研究人员在实验中使用了热刺激器和计算机控制的袖带压力装置，以 17 秒为时长，在疼痛阈值以上设置三种不同强度，对受试者施加伤害性刺激。最终，他们发现热痛和压力痛虽然在平均疼痛感知上相似，但刺激强度和疼痛类型之间存在显著的交互作用。在较低强度时，压力痛被认为更疼；而在最高强度时，热痛的疼痛评级更高。在大脑激活区域方面，两种疼痛类型都能使对侧的前岛叶（anterior insula）和顶叶岛盖（parietal operculum）产生激活。不过，热痛在中央前回（precentral gyrus）、脑桥网状核（pontine reticular nucleus）和右背侧后岛叶（right dorsal posterior insula，dpIns）的激活程度更高；压力痛则在初级躯体感觉皮层（primary somatosensory cortex，S1）、初级运动皮层（primary motor cortex，M1）和双侧顶上小叶（bilateral superior parietal lobules）表现出更强的激活。此外，两种疼痛类型在关键疼痛处理区域的时间动态也有所不同，热痛的激活在刺激持续时间内逐渐增加，在 “晚期” 疼痛阶段达到峰值；而压力痛在 “早期” 疼痛阶段就达到峰值，随后有所下降并保持在较低水平。

这项研究成果发表在《Scientific Reports》上，其意义重大。它揭示了热痛和压力痛在大脑神经反应上的共性与差异，为深入理解疼痛生理学提供了关键信息，有助于进一步探索不同疼痛类型的调制机制，为未来的疼痛治疗和干预策略提供了重要的理论依据。

在研究方法上，研究人员主要运用了以下关键技术：首先，通过招募 48 名健康的右利手参与者（最终 39 名纳入分析），确保了研究样本的同质性。其次，采用了先进的功能性磁共振成像（fMRI）技术，能够实时监测大脑在疼痛刺激下的神经活动变化。在实验设计方面，精心设置了不同强度的热痛和压力痛刺激，并使用视觉模拟量表（Visual Analog Scale，VAS）让参与者对疼痛程度进行量化评估 。同时，结合线性混合效应模型（Linear Mixed Effect Models，LMER）对行为学数据进行分析，以及运用基于一般线性模型（General linear model，GLM）的方法处理 MRI 数据，保证了研究结果的准确性和可靠性。

下面详细介绍研究结果：

1. 行为学结果：通过对热痛和压力痛的整体疼痛评级比较，发现两种疼痛类型在所有强度下的平均疼痛感知没有显著差异。然而，刺激强度对两种疼痛类型都有显著影响，且刺激强度和疼痛类型之间存在显著交互作用。具体表现为，较低强度时压力痛被感知为更痛，而在最高刺激强度（VAS 70）时，热痛更痛。此外，通过后续的行为学跟踪研究发现，压力痛评级在刺激开始后不久就达到平稳状态，而热痛评级在刺激持续时间内逐渐增加，尤其是在 VAS 70 时。
2. 共同和不同的神经激活模式：通过联合分析，研究人员发现热痛和压力痛在右前岛叶、左中央岛盖和右顶叶岛盖存在共同的激活模式。但在对比分析中，也发现了二者不同的激活区域。热痛大于压力痛时，右中央前回、脑桥网状核以及右背侧后岛叶（虽未达到显著水平但有趋势）的激活更高；压力痛大于热痛时，双侧顶上小叶和右 S1/M1 的激活更高。而且，两种疼痛类型在这些区域的 BOLD（blood-oxygenation level dependent，血氧水平依赖）信号时间进程也不同，热痛在刺激后半段达到峰值，压力痛在前半段达到峰值。
3. 热痛和压力痛的时间激活模式：进一步研究发现，热痛在 “晚期” 疼痛阶段更为明显，压力痛在 “早期” 疼痛阶段更为突出。通过对刺激两半部分的统计比较，发现右 S1/M1、右辅助运动区（supplementary motor area，SMA）、右顶叶岛盖和相邻的 dpIns 在两种疼痛类型的不同刺激阶段有显著差异激活。行为学在线评级结果也与神经反应曲线相呼应，热痛在最高刺激强度时的行为学评级与 PO 和 dpIns 的神经反应曲线相似，压力痛则与右前岛叶的神经反应曲线匹配。
4. 神经痛特征（Neurologic Pain Signature，NPS）对热痛和压力痛的反应：研究人员使用 NPS 评估不同脑区的神经反应模式，发现刺激强度和疼痛类型对 NPS 评分存在显著交互作用。NPS 在最高刺激强度时的时间激活模式与 PO、前岛叶等共同脑区相似，压力痛的神经反应曲线在 “早期” 疼痛达到峰值，热痛在 “晚期” 疼痛达到峰值。

在结论和讨论部分，该研究明确了热痛和压力痛在大脑中存在共同和不同的神经激活模式，这些模式受刺激持续时间和强度的影响。共同激活区域如前岛叶和顶叶岛盖，参与了显著性和注意力相关的过程，表明两种疼痛类型存在共同的神经回路。而不同的激活区域则反映了它们在疼痛处理机制上的差异。例如，热痛激活的脑桥网状核与特定的伤害性刺激处理有关，压力痛激活的 S1 和双侧顶上小叶则与更大的刺激面积和空间感知有关。此外，两种疼痛类型在时间动态上的差异，可能与不同的受体机制和神经纤维传导有关。不过，该研究也存在一些局限性，如未使用皮肤电反应等额外测量方法，刺激部位不同可能影响结果，以及参与者在接受疼痛刺激前并非完全静止状态等。但总体而言，这项研究为疼痛生理学和疼痛调制机制的研究提供了重要的基础，有助于推动未来在疼痛治疗领域的进一步发展。