疼痛背景下的大脑前注意加工及其对慢性痛发展的预测作用

Intrinsic cognitive mechanisms are involved in the occurrence and development of chronic painful conditions, thus posing great challenges to the evaluation and prediction of chronic pain using simple objective measures. Preattentive processing may play an important role in those underlying cognitive mechanisms of pain, affecting pain sensation, response and development. However, the exact magnitudes and mechanisms of these effects remain unclear. Using behavioral, electrophysiological and neuropharmacological methods, the current project seeks to investigate the influences of various pain states on preattentive processing indexed by the mismatch negativity (MMN) in human subjects and animal models. Studies are designed to examine the relevance of MMN to pain states, pain experiences and treatment outcomes. Possible central sites and receptors involved and the role of neural networks for preattentive processing in those phenomena will be analyzed as well. These studies may elucidate the interaction between pain and preattentive processes, evaluate the predictive ability of preattentive processing for the occurrence, development, and treatment outcomes of chronic pain, and further identify the critical influencing factors and neural mechanisms of the above-mentioned effects. The results will not only lead to a better theoretical understanding of the pathogenesis of chronic pain, but also lay the ground for the judgment of clinical outcomes and prognosis of painful conditions. Thus, this pioneer work has profound theoretical significance as well as future prospects for clinical applications.

慢性疼痛性疾患的发生与发展涉及深层的认知机制，因而难以用简单的客观指标加以评价与预测。在疼痛的深层认知机制中，前注意加工可能具有重要地位，影响着疼痛的感受、反应与发展的整个过程。但其具体作用程度和机制不明。本项目综合运用行为学、电生理学、中枢神经药理学等手段，结合人类被试和动物模型，以脑电失匹配负波(MMN)为核心指标，考察不同疼痛状态对前注意加工的影响，探讨MMN与疼痛状态、疼痛经历及镇痛疗效间的关系，并分析其可能的中枢作用位点和受体机制，分析前注意网络在该现象群中的参与机制。这些研究将揭示疼痛与前注意加工过程之间的相互作用，说明前注意加工对慢性疼痛发生、发展、治疗与转归过程的可能的预测性，并进一步分析确定其中关键的影响因素和神经机制。有关结果不仅将加深对慢性疼痛发病过程的理论认识，而且可能为临床疼痛的治疗和预后判断提供重要依据，具有重要的理论意义和潜在的临床应用前景。

慢性疼痛会导致大脑结构和功能损伤，不仅造成躯体疼痛，更导致认知和情绪的异常。疼痛造成的认知损伤与 “认知资源有限”有关，即疼痛加工会占用认知资源，造成与其他认知任务之间的竞争。有研究表明，加工疼痛的脑区域与加工认知过程的脑区域有显著重叠，支持了“认知资源有限”理论。基于该理论，我们可以通过认知活动相关的神经反应来预测慢性痛个体疼痛状态的改变。有证据表明，认知变量能够用于评价疼痛状态，甚至能预测慢性痛的发展。由于患者对疼痛强度的口头报告具有高度的主观性，因此对于临床疼痛或实验室疼痛来说，或许可以通过对认知功能的客观评估来补偿这种自评带来的主观性。失匹配负波（MMN）是一种评价认知功能的简单有效的工具。由于MMN不受主动的、有意识注意的影响，因此在神经精神列疾病的临床诊断中有较广泛的应用。与此相比，MMN与疼痛的关系罕有报道。本研究旨在通过人类被试和动物模型来探索急慢性痛状态对这种前注意加工状态的影响。本研究设计实验检验了MMN与各种疼痛状态、疼痛经历和疼痛治疗转归的关联性。在人类被试研究中，我们记录了健康被试在实验室诱发痛下以及临床三叉神经痛（TN）患者的MMN反应。在两种情况下我们都观察到了MMN波幅的下降，并且MMN波幅与疼痛强度评分之间具有负相关关系，即，疼痛越严重，MMN波幅越小。对于TN患者，我们还检测了手术镇痛治疗后的MMN反应，发现MMN波幅显著回升。这些发现说明持续性疼痛与认知加工减弱之间存在一定的联系，也提示MMN有可能成为评价临床疼痛的实用而客观的工具。在动物研究中，利用大鼠疼痛模型，我们发现急性痛和慢性痛对皮层听觉加工活动具有相反的调节作用。与无痛对照组相比，急性痛大鼠的听觉诱发电位中的N100 成分显著增强，慢性痛大鼠的N100 则显著减弱，表明急性痛对皮层听觉加工的促进作用以及慢性痛的抑制作用。这种相反的调节作用的存在，提示听觉诱发电位有可能成为一种有助于区分急性和慢性疼痛并监控疼痛慢性化进程的脑指标。