Science | 中国科大揭示声音镇痛的神经机制

2022-07-08来源:生命科学与医学部

202278日,中国科学技术大学生命科学与医学部张智团队与美国国立卫生研究院刘元渊团队以及安徽医科大学陶文娟团队合作,在声音镇痛的神经环路机制方面取得进展。该研究成果以“Sound induces analgesia through corticothalamic circuits”为题发表于《Science》杂志。


早在1960年,《Science》的论文就发现音乐能够调控情绪,即便噪音也能够产生直接的镇痛效果。然而,半个世纪以来,声音镇痛的关键因素及神经机制并不清楚。研究人员首先给予疼痛小鼠不同强度的协调音(相对于人的音乐)、非协调音(非音乐的有结构声音)以及白噪音,发现仅低强度的这三类声音均能有效缓解小鼠的疼痛。鉴于有研究提示声音的镇痛效果与治疗环境密切相关,因此研究人员通过在不同背景声音的环境下研究发现,相对于环境噪音约5-dB的声强差(SNR)对声音的镇痛效应至关重要。至此,研究人员建立了声音镇痛的小鼠模型。


那么声音发挥镇痛作用的神经机制是什么?听皮层(ACx)是声音处理的最高级中枢,因此研究人员通过病毒示踪对ACx的输出进行全脑追踪。研究发现,ACx的谷氨酸神经元(ACxGlu)主要投射至与疼痛加工密切相关的躯体感觉丘脑;通过在体电生理及在体深部钙成像记录发现,5-dB SNR的声音暴露抑制ACxGlu丘脑投射;通过光遗传及化学遗传学研究发现,5-dB SNR的声音抑制ACxGlu到丘脑投射缓解小鼠疼痛(图1)。综上,本研究揭示了与环境噪音的声强差对声音缓解疼痛至关重要,并进一步揭示了声音镇痛的精细神经环路机制。


1:低强度声噪比通过抑制ACxGlu到丘脑投射缓解小鼠疼痛


中国科学技术大学特任副研究员周文杰博士、博士生叶崇欢、安徽中医药大学王海涛教授、博士生毛煜为该论文的第一作者。中国科学技术大学生命科学与医学部张智、安徽医科大学陶文娟、美国国立卫生研究院刘元渊为该论文的共同通讯作者。该研究的合作者包括中国科大附属第一院耳鼻喉科的赵婉博士和中国科大生命科学与医学部的陈林教授,得到了国家基金委、科技部科技创新2030(中国脑计划)、合肥微尺度物质科学国家研究中心、合肥大科学中心、中科院脑功能与脑疾病重点实验室和中国科学技术大学的资助。

文章链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn4663



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