慢性痛发生发展的大脑痛矩阵动态脑功能网络及其特征研究

Chronic pain especially neuropathic pain severely affects physical and mental health and causes tremendous financial burden. Neuroimaging studies indicate the pain matrix involved in processing pain signals which includes the primary and secondary somatosensory cortices, the insular cortex, the anterior cingulate cortex, the prefrontal cortex and the thalamus. .The present project, using multi-unit and local field potential recording techniques, functional brain network analysis based on neural oscillation synchronization, electric stimulation in brain nucleus and conventional brain nucleus lesion techniques, aims to construct the functional network of the pain matrix during the chronic pain development and maintenance in SNI rats. Construction of this model will help understand the network dynamics of these regions' functional connectivity during the emergence, development and maintenance of chronic neuropathic pain. .In addition, this analysis may detect characteristics of the network related with spontaneous and evoked pain, which is further analyzed and confirmed in the EEG of neuropathic rats and patients and provide a potential objective means of diagnosis for clinical chronic pain.

慢性痛尤其是神经病理痛严重影响身心健康，经济负担重。影像学研究发现，脑内参与痛觉信息处理的大脑主要脑区（核团），包括初级体感皮层、次级体感皮层、岛叶、前扣带回、丘脑和前额叶皮层，组成痛矩阵。.本项目采用大鼠脑区多通道微电极记录局部场电位，结合基于神经振荡的功能网络分析技术、脑内局部微电极干预技术和传统的核团损毁技术，确定SNI神经病理痛大鼠在发生发展过程中痛矩阵脑功能网络的动态变化，从而不再孤立地、而是从动态功能连接的角度，深入理解慢性神经病理痛发生、发展和维持不同阶段，起关键作用的痛矩阵中的脑区及其活动模式。.另外，进行痛矩阵局部场电位功能网络与行为学上自发痛和诱发痛相关分析，获得痛相关网络特征，这些网络特征进一步在SNI大鼠皮层脑电、临床带状疱疹后遗神经痛患者头皮脑电功能网络上验证与分析，以期为临床慢性痛的脑电图学诊断提供一种新思路，探索解决疼痛客观诊断这一国际难点的可能。

慢性疼痛尤其是神经病理痛严重影响身心健康，但机制不清。影像学研究发现，脑内参与痛觉信息处理的大脑主要脑区（核团）组成痛矩阵。然而，痛矩阵如何组成动态网络参与慢性疼痛尚不清楚。神经振荡是神经元群产生的节律性的振荡样电活动，不同神经元群之间神经振荡存在同步化现象构成网络。本项目旨在研究慢性痛的痛矩阵是否通过神经振荡构成功能网络及其特征，并在慢性痛患者脑电网络上得以验证。本项目结合神经功能网络功能技术，分别建立了大鼠神经病理痛模型，进行多通道微电极植入并记录场电位；构建了痛矩阵功能网络，并干预核团神经元活动，确定了慢性痛矩阵功能网络；采集了神经病理痛大鼠发生发展和维持各阶段的大脑皮层脑电，构建了皮层脑电功能网络；收集了神经病理痛患者的头皮脑电（EEG）信号，获得了慢性神经病理痛患者异常的神经振荡功能活动网络。我们从小尺度到大尺度，从动物到病人的实验，从神经节律性活动层面都揭示了，慢性疼痛涉及包括传统痛矩阵及其以外组成脑区包括初级体感皮层、前额叶皮层、前扣带回、伏隔核、海马、杏仁核、岛叶之间的多个维度的特征，其主要共性的表现为额-顶以gamma为主的高频活动增强，并且高频的gamma与低频的神经振荡之间以及区域之间的同步活动增强。我们的这一发现不仅开拓了慢性痛的大脑中枢的节律性活动机制，也为无创性地，客观地诊断以及干预慢性疼痛提供了重要的科学依据。