痛覺作為即將發(fā)生或實際發(fā)生的組織損傷一種生理性警示作用。但長期慢性疼痛則是一種病理狀態(tài),可引起焦慮、抑郁等不佳情感障礙。終紋床核(BNST)是大腦編碼焦慮、恐懼等負性情緒的重要腦區(qū),選擇性激活BNST的前背側部分(adBNST)投射到外側下丘腦(LH)產生抗焦慮作用。
2022年4月27日日本北海道大學Masabumi Minami研究團隊發(fā)現(xiàn)神經纖維損傷引起的疼痛小鼠表現(xiàn)出明顯的焦慮樣行為,并進一步揭示了BNST局部抑制性環(huán)路介導這種疼痛-焦慮共患障礙。adBNST投射到 LH區(qū)域的神經元根據(jù)其分泌的肽類物質可分為促腎上腺皮質激su釋放因子和膽囊收縮素的亞群,其中前者編碼獎賞信息,后者編碼厭惡刺激信息。本文中研究人員根據(jù)神經元電活動分為陽性和陰性超極化激活陽離子電流。
電生理實驗表明adBNST投射到 LH區(qū)域的神經元大多數(shù)(80%左右)表現(xiàn)為陰性超極化激活的陽離子電流,慢性疼痛促進一步增強adBNST投射到 LH神經元的自發(fā)性抑制性突觸后電流增加,表明慢性疼痛增強adBNST投射到 LH的抑制性輸入。
化學遺傳學特異性抑制adBNST → LH環(huán)路后引起焦慮樣行為。激活該神經環(huán)路后能夠明顯緩解慢性疼痛引起的焦慮樣行為。類似于杏仁核腦區(qū),BNST區(qū)域也存在復雜的局部抑制性環(huán)路。研究人員發(fā)現(xiàn)adBNST接受來自于BNST橢圓形區(qū)域(ovBNST)的輸入,由于該區(qū)域80%以上神經元表達可ka因安fei他明調節(jié)轉錄肽(CART),因此ovBNST腦區(qū) CART能神經元可能作為adBNST → LH環(huán)路的抑制性輸入。為證實這個問題,他們在CART-cre小鼠ovBNST腦區(qū)注射攜帶抑制性光遺傳病毒,在LH注射逆行示蹤病毒,在光抑制ovBNST后能夠誘發(fā)adBNST → LH投射神經元的自發(fā)性抑制性突觸后電流,表明ovBNST腦區(qū) CART能神經元存在抑制性輸入到adBNST → LH環(huán)路。
進一步的電生理實驗發(fā)現(xiàn)神經纖維損傷引起的慢性疼痛可增強ovBNST腦區(qū) CART能神經元的興奮性?;瘜W遺傳學抑制ovBNST腦區(qū) CART能神經元活性后可減弱慢性疼痛引起的焦慮樣行為,并可部分阻斷慢性疼痛誘發(fā)adBNST → LH環(huán)路抑制性電流增強效應。這就表明ovBNST腦區(qū) CART能神經元興奮性增強是慢性疼痛引起焦慮樣行為的關鍵電活動。
總的了來說,本文發(fā)現(xiàn)慢性疼痛能夠增強BNST亞區(qū)ovBNST腦區(qū)CART能神經元興奮性,通過局部抑制性環(huán)路調控adBNST → LH環(huán)路誘發(fā)焦慮樣行為。
動物行為分析軟件:
1. VisuTrack軟件
2. SuperMaze軟件
3. FishTrack斑馬魚分析軟件
動物行為儀器:
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神經電生理:
1、光遺傳、無線光遺傳
2、光纖記錄系統(tǒng)(單通道、多通道)
3、電生理信號采集系統(tǒng)(腦電、肌電等)