流行病學研究顯示50%以上慢性疼痛患者伴有抑鬱情緒，60%以上抑鬱症患者伴有軀體疼痛。疼痛和抑鬱一旦共病，惡性迴圈，易發展成難治性病症(藥物治療不敏感)。面臨的巨大挑戰是其發病的神經機制尚不清楚，一直是臨床治療的難點。

中國科學技術大學生命科學與醫學部張智課題組長期致力於疼痛與情緒互動作用的神經機制研究，前期研究解析了慢性疼痛導致抑鬱情緒的皮層下神經環路機制（Nature Neuroscience，2019）。物理手段干預特定腦區或神經環路是當前治療藥物不敏感的神經系統疾病的熱點，例如重複經顱磁刺激（rTMS）和深部腦刺激等。不同干預手段各具優缺點，以rTMS為例，無創和副作用小，但對干預靶點的精準性要求高，並且干預的有效深度還只侷限於皮層。課題組和臨床合作研究發現rTMS干預強迫症患者特定皮層可緩解症狀（PNAS，2019）。因此，課題組在過去的基礎上進一步解析疼痛與情緒互動作用的皮層神經環路基礎。

2021年3月8日，張智課題組與中國科大附屬第一醫院（安徽省立醫院）麻醉科李娟團隊聯合在Nature Neuroscience上發表了文章“Distinct thalamocortical circuits underlie allodynia induced by tissue injury and by depression-like states”，發現抑鬱情緒產生的軀體疼痛與組織損傷產生的疼痛存在不一樣的丘腦-皮層神經環路基礎。

丘腦是痛覺資訊傳導的中繼站，匯聚整合來自脊髓和腦幹等核團的疼痛訊號，最後透過丘腦-皮層連線對疼痛資訊區分和精細加工。該研究以小鼠足底炎症和神經結紮作為組織損傷疼痛模型，綜合運用病毒示蹤、在體多通道/光纖記錄和雙光子鈣成像等手段研究發現，丘腦後核（PO）投射至初級感覺皮層（S1）的神經環路（POGlu→S1Glu）參與組織損傷產生的痛敏。此外，慢性應激產生抑鬱樣行為的小鼠也表現出痛敏（作為抑鬱症患者軀體疼痛的動物模型）。有意思的是，在該模型動物上，調控POGlu→S1Glu神經環路活性並不能影響痛敏行為，但卻發現丘腦束旁核（PF）投射至前扣帶回皮層（ACC）神經環路（PFGlu→ACCGABA→Glu）參與抑鬱情緒產生的痛敏。

本研究不僅為不同病因產生的軀體疼痛（臨床治療方案和治療效果也不盡相同）發病機理提出了深入的和新的理論見解，也可能為臨床上利用rTMS等精準靶向特定神經環路開展物理干預治療提供新策略。

組織損傷和抑鬱情緒產生疼痛的丘腦-皮層神經環路模式圖

中國科大生命科學與醫學部研究生唐皓迪和董婉瑩，及中國科大附屬第一醫院麻醉科博士後朱霞和康芳主任為共同第一作者，張智、李娟和晉豔為共同通訊作者。該研究的合作者包括中國科大的薛天、宋曉元和張豔（附一院神經內科）課題組，以及合肥市第四人民醫院張許來和謝雯主任。

本文經作者授權釋出。