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疼痛机制研究尚存诸多疑问。为提升（临床前）动物神经影像疼痛研究的转化价值，研究人员利用功能磁共振成像（fMRI）结合图论（GT）等技术，研究切口痛（INC）和炎症痛（CFA）模型。结果发现不同疼痛实体的脑网络超敏特征。这有助于寻找疼痛生物标志物，评估新疗法。
在医学领域，疼痛是一个极为复杂且棘手的问题。当身体受到伤害，比如不小心割伤手指，或是患上炎症，身体就会拉响疼痛警报。疼痛不仅是身体的一种感觉，它还涉及到一系列复杂的生理和心理过程。然而，尽管科学家们对疼痛的病理生理学进行了大量研究，但关于特定疼痛类型及其相关症状，仍有许多谜团等待解开。比如说，不同原因导致的疼痛，在大脑中是如何被处理和感知的？为什么有些人的疼痛会持续很长时间，发展成慢性疼痛？这些问题的答案对于开发更有效的疼痛治疗方法至关重要。
为了攻克这些难题，国外的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Current Research in Neurobiology》杂志上。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先是功能磁共振成像（fMRI）技术，它能够实时监测大脑在疼痛刺激下的活动变化；其次是图论（GT）分析，通过这种方法可以深入探究大脑网络的拓扑结构和功能特性；还有线性判别分析（LDA），用于数据分类和特征选择。研究使用了 42 只雄性 Sprague - Dawley 大鼠，构建了切口痛（INC）和感染诱导的炎症痛（CFA）模型，并设置了对照组。通过对不同刺激方式（电刺激 ES 和机械刺激 MS）和强度（低强度和高强度）下的大鼠进行 fMRI 扫描，获取大脑活动数据。
研究结果如下：
- 高刺激强度引发双侧疼痛实体和模态特异性脑激活：高刺激强度下，所有疼痛实体和刺激模态的体素激活概率增加，疼痛模型组的总激活脑体积大于对照组。同时，在疼痛相关的大脑结构中发现了双侧 BOLD 激活，且这种激活模式与疼痛实体、刺激模态和强度基本无关。不过，不同组在特定脑区的激活情况存在差异，比如 CFA 组在低强度刺激时特定脑区激活增加，而 INC 和 CFA 组在高强度电刺激时特定脑区激活减少。
- 网络大小和密度随刺激强度变化且因疼痛实体而异：在 INC 和对照组中，从低到高刺激强度，网络密度（仅 ES）和大小（ES 和 MS）增强，但 CFA 组未出现此现象。此外，INC 和对照组的网络在不同刺激方式下也存在差异，这表明大脑在处理不同疼痛实体和刺激模态时存在特异性差异。
- 小世界指数和社区数量取决于刺激强度：高电刺激强度下，某些参数发生变化，表明网络更加分离。在 CFA 组，低强度机械刺激时小世界指数有显著差异，且高强度刺激时该指数增加，意味着其网络连接更松散，信息流动效率降低。同时，不同组的社区数量和小世界指数关系不同，对照组和 CFA 组的社区数量随刺激强度变化，而 INC 组在不同刺激强度下社区数量相对稳定，但电刺激时社区数量多于机械刺激。
- 疼痛实体、刺激模态和强度调节连接强度：增加 ES 强度，INC 和对照组的某些脑区功能连接强度（FC - strength）显著增强，而 CFA 组无明显变化。增加 MS 强度，仅 INC 组的特定脑区连接增强。比较疼痛实体时，CFA 组的 FC - strength 有显著变化，而 INC 组与对照组相比无显著差异。此外，不同刺激方式和强度下，不同组的 FC - strength 也存在差异。
- 图论节点参数显示在机械超敏状态下刺激模态间的网络差异减小：通过分析图论网络节点参数发现，在对照组中，ES 和 MS 网络差异明显，大脑能够区分这两种刺激方式。但在 INC 或 CFA 条件下，这种差异不明显，表明病理疼痛条件下大脑对刺激模态的区分能力降低。
- 多变量统计揭示基于拓扑网络参数的疼痛实体和刺激模态特异性生物特征：利用 LDA 分析发现，低强度刺激时，CFA 与 INC 和对照组能明显区分，且刺激模态也能通过 GT 参数区分。不同参数在不同线性判别维度（LD）上对分类的贡献不同，这表明不同疼痛实体和刺激模态在大脑网络拓扑结构和信息流动上存在差异。
- 特定脑结构区分疼痛实体和刺激模态：计算马氏距离发现，不同刺激方式和强度下，不同疼痛模型与对照组之间，以及 ES 和 MS 之间，由不同脑结构区分。例如，低强度 ES 时，S1 和尾状核区分对照组和疼痛模型；高强度 MS 时，不同脑结构在 CFA 和 INC 与对照组的区分中起主要作用。
- 局部网络参数总结：聚焦临床相关的低强度模态，INC 和 CFA 后，情感 / 认知、认知 - 运动协调和自主网络组件的网络调制增加。但 INC 后，脑干、丘脑、体感皮层和尾状核等区域的网络调制减少，而 CFA 后整体网络调制增加。
研究结论和讨论部分指出，该研究开发的综合分析框架揭示了 INC 和 CFA 的独特疼痛超敏网络特征（NSPH）。在正常状态下，大脑能区分不同刺激模态，但在疼痛模型中，这种区分能力受损，同时厌恶处理和下行疼痛调节增强。不同疼痛实体通过不同的 NSPH 调节感觉输入。这一研究成果为识别某些疾病的新型脑疼痛生物标志物提供了重要依据，有助于评估新型治疗和诊断方法的靶点参与情况，有望转化为临床应用，为疼痛患者带来新的希望 。不过，研究也存在一定局限性，如样本量较小，可能影响研究结果的普遍性，未来需要更大样本量的研究加以验证和拓展。
