疼痛科学：揭示生理与心理痛苦的不同神经通路
疼痛科学：揭示生理与心理痛苦的不同神经通路
人们通常用“痛苦”这个词汇来形容各种不适的感觉，无论是身体上的剧痛还是精神上的困扰。然而，在脑科学领域，疼痛可分为两种不同的感觉，由截然不同的神经通路传导，并呈现出不同的行为表现。
“痛”与“苦”之不同
当我们不小心接触到滚烫的开水时，大脑的第一反应是立刻将手抽回，接着下意识地触摸受伤的地方。在这个过程中，疼痛触发了两种反应：第一是本能地快速缩回手以避免受伤，第二是受伤后触摸受伤部位，以利用相对较低的温度来减轻疼痛。
黄天文解释说，当第一层次的自我保护反应无法阻止组织损伤时，会引发第二层次的“抚慰/治疗反应”，以缓解痛苦。这两种自我保护行为对抗伤害性刺激非常普遍，它们分别反映了生理上对“痛”的感知和情感上对“苦”的表达。
然而，长期以来，人们并不清楚哪些神经通路驱动了这两种行为。一些科学家提出了疼痛信息传递的“平行理论”。
“平行理论”认为，疼痛信息从脊髓向大脑传递时，存在两套平行的系统来应对伤害性刺激，其中一套系统传导生理上的疼痛感觉，而另一套传导情感上的不适感觉，并分别执行反射行为和“抚慰/治疗行为”。当这两条“主要路径”同时起作用时，人们会感到“痛苦”。
黄天文说：“在长期的疼痛动物实验中，人们往往只关注到了反射行为，认为只要药物能够阻断‘生理上的痛’的神经通路，就可以缓解疼痛。然而，现在看来，这种观点可能产生误导。”黄天文指出，了解小鼠如何表达疼痛情感，有助于评估止痛药物的效果，这也是他团队研究的重点。
揭示疼痛的神经机制
为了深入了解疼痛的神经机制，黄天文的团队将研究焦点放在了脊髓背角神经元上。脊髓背角神经元是生物体感觉信息的第一站，包括疼痛信息，从外周传入中枢神经系统。
根据黄天文的介绍，背角神经元就像一扇闸门，能够决定哪些信息继续传递。理解这些神经元的工作方式可以帮助屏蔽掉很多疼痛信息。
通过锁定背角神经元，黄天文的团队开始逐一研究不同的神经通路，最终将注意力集中在TAC1神经元上。
多次的小鼠实验显示，缺乏TAC1神经元的小鼠，即便再次置身于之前多次经历剧痛刺激的环境中，也不再表现出厌恶的行为，而在正常小鼠身上，相同的环境会引发“痛苦情感”，产生厌恶感。
根据这些实验结果，TAC1神经元与“心理上的苦”有关。这项研究首次揭示了脊髓背角的TAC1神经元在疼痛传递中的重要功能，并为研究小鼠的痛苦情感表达提供了新的行为学范式，同时对于临床止痛药物的研发具有重要意义。
这一研究成果得益于黄天文在美国哈佛大学医学院的博士后工作期间完成，并最终发表在国际顶级学术期刊《自然》上。
值得一提的是，黄天文于2019年7月结束了在哈佛大学的7年博士后工作，全职加入了中科院深圳先进院内尔神经可塑性诺奖实验室。他的主要研究方向是非成瘾性止痛研究，旨在通过研究疼痛和成瘾神经环路的原创性研究来解决止痛药物成瘾问题。
迄今为止，黄天文已经在中科院深圳先进院成功组建了疼痛神经机制研究组，并建立了电生理和动物行为学研究平台。此外，他引入了多种小鼠遗传工具品系，参与规划建设深圳光明科学城内的“脑解析与脑模拟重大科技基础设施”。
黄天文告诉记者，选择加入中科院深圳先进院的一个重要原因是该研究机构擅长将生物学研究与工程技术等IT领域的研究相结合。
“在进行疼痛研究时，仪器设备的角色至关重要。观察实验动物的心跳、脑电活动和行为表现，以及进行精确的分析，都依赖于各种先进的工程技术。这些技术对于支持整个生物科学研究具有强大的作用。”黄天文补充说，未来中国将会涌现更多能够促进不同学科融合的地方，这对科学家们来说将是非常吸引人的机遇。
总之，黄天文及其团队的研究为理解疼痛的生理和心理机制提供了新的洞见，这有望为未来止痛药物的研发和疼痛管理提供更有效的策略。同时，他在中科院深圳先进院的工作也为促进不同领域的交叉合作铺平了道路，有望在科学研究和临床应用中取得更多突破。