一个国际科学家小组已经确定了声音减轻小鼠疼痛的神经机制。新报告的研究由国家牙科和颅面研究所(NIDCR)的团队领导;中国科学技术大学和安徽医科大学的研究表明，声音缓解疼痛并不仅仅归因于减轻压力和分散注意力。研究人员表示，他们的发现可以为开发更安全的疼痛治疗方法提供信息。
NIDCRScience的Stadtman终身教授研究员Yuanyuan(Kevin)Liu博士及其同事在《Science》杂志上发表了一篇题为“声音通过皮质丘脑回路诱导镇痛”的论文，报告了他们的研究结果。研究小组在论文中得出结论：“这项研究提出了对经典痛觉通路的补充，该通路与声音对疼痛处理的影响有关，并且可以加快音乐诱导镇痛的研究。将来，这些发现可能会刺激治疗疼痛的替代干预措施的发展。”
60多年前的人类研究表明，音乐和其他类型的声音可以帮助缓解急性和慢性疼痛，包括牙科和医疗手术、临产和分娩以及癌症引起的疼痛。“早在1960年，就有牙科手术的记录表明音乐和噪音可以产生镇痛效果，”作者写道。然而，大脑如何产生这种减轻疼痛或镇痛的作用尚不清楚。研究人员指出：“由于不同流派的音乐甚至自然声音都可以在同等程度上缓解疼痛，因此音乐或背景因素的固有特征(即不仅仅是音乐本身)被假设可以驱动这些镇痛效果。”。“然而，目前仍不清楚它是如何工作的……负责处理声音诱导镇痛的神经回路长期以来一直难以捉摸。”
功能性磁共振成像(fMRI)研究表明，接触音乐的人的多个大脑区域介导疼痛处理的活动发生了变化。根据之前的研究结果，研究小组假设丘脑可能充当音频体感处理的“桥梁”。然而，他们进一步指出，“介导声音诱导镇痛的丘脑回路的精确细胞类型特异性组织和功能仍然很大程度上未知。”
共同资深作者刘表示，对动物进行更深入的研究可能会提供新的见解。“人类大脑成像研究表明大脑的某些区域与音乐引起的镇痛有关，但这些只是关联。在动物身上，我们可以更全面地探索和操纵电路来识别所涉及的神经基质。”
在他们报道的研究中，研究人员首先将爪子发炎的小鼠暴露在三种类型的声音中：一首令人愉悦的古典音乐、一首令人不快的同一首曲子的重新排列以及白噪音。令人惊讶的是，他们发现所有三种类型的声音，当以低信号与环境噪声比(SNR)播放时，大约相当于耳语的水平;5分贝——小鼠的疼痛敏感性降低。
相同声音的较高强度对动物的疼痛反应没有影响。“在小鼠中，我们发现声音诱导的镇痛取决于其低信噪比而不是和谐，这得到了之前的假设的支持，即音乐诱导的镇痛可归因于治疗的背景因素，而不仅仅是音乐本身，”他们写。刘说：“我们真的很惊讶，声音的强度，而不是声音的类别或感知的愉悦感，如此重要。”
为了探索这种效应背后的大脑回路，研究人员使用非传染性病毒与荧光蛋白结合来追踪大脑区域之间的连接。他们发现，声音通过抑制听觉皮层(接收和处理有关声音的信息)到丘脑的输入来引起镇痛，丘脑充当来自身体的感觉信号(包括疼痛)的中继站。在自由活动的小鼠中，低强度白噪声降低了丘脑通路接收端神经元的活动。“对自由活动的小鼠进行的病毒追踪、显微内窥镜钙成像和多极录音表明，低信噪比的声音会抑制听觉皮层的谷氨酸输入(ACxGlu)到丘脑后核(PO)和腹侧后核(VP)，”他们解释道。
声音通过降低大脑听觉皮层(绿色和洋红色)投射到丘脑的神经元的活动来减轻小鼠的疼痛。[周文杰]
在没有声音的情况下，用基于光和小分子的技术抑制该通路模仿了低强度噪音的疼痛减弱效果，而打开该通路则恢复了动物对疼痛的敏感性。“ACxGlu→PO和ACxGlu→VP电路的光遗传学或化学遗传学抑制分别模拟了发炎的后爪和前爪中低SNR声音诱导的镇痛作用。人工激活这两个回路就消除了声音诱导的镇痛作用。”
作者进一步指出，观察到的低信噪比声音引起的镇痛“不太可能是由于焦虑或压力减轻而产生的，而且考虑到镇痛效果持续了很长时间，它可能不会直接涉及注意力分散影响疼痛感知”。声音撤退后至少两天。”
刘说，目前尚不清楚人类是否也涉及类似的大脑过程，也不清楚声音的其他方面(例如感知到的和谐或愉悦感)是否对人类缓解疼痛很重要。“我们不知道人类音乐对啮齿类动物是否意味着什么，但它对人类有很多不同的意义——有很多情感成分，”他说。
报告的结果可以为科学家提供一个研究起点，以确定动物研究结果是否适用于人类，并最终可以为开发治疗疼痛的阿片类药物更安全的替代品提供信息。“我们需要更有效的方法来管理急性和慢性疼痛，而这首先要更好地了解调节疼痛的基本神经过程，”NIDCR主任RenaD'Souza博士说。“通过揭示小鼠中介导声音减轻疼痛作用的电路，这项研究增加了关键知识，最终可以为疼痛治疗的新方法提供信息。”
在同一期《科学》杂志上发表的观点中，海德堡大学的RohiniKuner博士和ThomasKuner博士表示：“虽然这种实验范式并不等同于使用音乐和悦耳的声音来唤起人类的镇痛作用，但这项研究周等人。通过创建一个可以研究其机制基础的模型，为声诱导镇痛的研究开辟了新的方向。”
此外，他们指出，“声音和疼痛之间的相互作用是一把双刃剑，因此在解释这些数据时需要谨慎。某些声音会引发疼痛，例如头痛，或加剧疼痛体验，例如偏头痛常见的恐声症。”