2024年7月17日晚20点，中国科学院心理研究所研究员、博士生导师涂毅恒作为脑客中国科研第151位讲者为大家带来主题为《从脑老化的视角探索疼痛与认知障碍之间的关联》的报告。以下内容节选自直播视频：
1、背景介绍
各位老师同学，晚上好。谢谢主持人的介绍，非常感谢脑客中国的邀请，提供的交流平台。今天我想给大家分享的内容是《从脑老化的视角来探索疼痛与认知障碍之间的关联机制》。
对于疼痛，相信大家都不陌生，大家肯定都有过疼痛的体验。其实早在2500年前，古希腊的诗人Aeschylus就说了：“除了神之外，谁能够一生没有疼痛呢？ ”
据统计，中国目前至少有超过一亿人受到慢性疼痛的困扰。根据柳叶刀在2021年发表的流行病学研究显示，中国人生活在慢性疼痛下的年限，从1990年到2017年，在接近20年的时间里面，增长到了34.8%，在所有的疾病里面是排名第一的。
尽管疼痛的影响非常大，但针对它的有效镇痛手段还是十分匮乏。在过去50年间，一直没有除了阿片类药物之外更有效的镇痛手段进入到临床。而阿片类药物在带来镇痛效果的同时，也会造成成瘾的问题，长期服用阿片类药物造成成瘾问题，可能会导致一些非常严重的后果，过量服用阿片类的镇痛药甚至会导致死亡。
疼痛以及疼痛所带来的药物成瘾问题，给社会带来了非常大的经济负担。对于疼痛的机制研究以及非成瘾性镇痛手段的研究，是疼痛研究领域里面非常重要的科学问题。
疼痛的神经机制在过去几十年间一直在被研究，它的机制是非常复杂的，伤害性的信号通过外周神经纤维，脊髓、脑干一直传递到大脑当中。在2021年，诺贝尔生物医学奖就颁给了两位研究外周感受器的科学家。一个是温度感受器，一个是压力感受器，这两种感受器都是疼痛的相关特异性的外周感受器。
虽然在外周已经发现了一些疼痛特性的机制，但是疼痛的中枢，特别是在大脑里面的神经机制依然是不清楚的。
在过去20年里，研究疼痛的科学家们就在大脑里面发现了非常复杂的神经环路参与处理急性疼痛、慢性疼痛以及急性疼痛和慢性疼痛之间慢性化的过程。 这些大脑区域就包括了和感觉相关的脑区，像丘脑，S1和S2，还有跟情绪相关的脑区，像杏仁核和岛叶，也有和认知相关的脑区，包括背外侧皮层和眶额叶等。
疼痛它不仅仅体现为被刺激所主导的上行传导，从脊髓脑干通过皮层下一直传到大脑皮层。疼痛还体现为被认知所主导的下行调控，信号从前额叶也会往下传到皮层下区，脑干，再传回脊髓。 所以疼痛的神经传导是非常复杂的。
2、研究问题
在过去5年，我们课题组就系统性的研究了疼痛，特别是人类疼痛的神经网络表征。我们关注了疼痛的上行和下行传导的两条通路。在上行传导通路里面我们关注的是丘脑皮层的通路，丘脑是感觉信号上行传导的中继站，他负责将上行传导信号投射到大脑皮层上。我们发现丘脑通过投射不同核团到不同的脑区处理多种疼痛信息。而在下行调控方面，我们关注认知因素怎么通过影响前额叶脑区，然后投射到皮层下的区域，进而影响疼痛的感受。
在我们自己的这个研究当中，会发现其实疼痛的感觉、情绪和认知三个维度是密不可分的，它们相互影响共同形成了一个非常复杂的生理现象。
而当疼痛慢性化之后，也就是疼痛的持续时间超过三个月以上的。大部分的慢性疼痛患者都会伴随着情绪问题，更低的认知水平和更高的痴呆风险。随着人口老龄化程度的加深，慢性疼痛、抑郁还有痴呆的共病已经成为了社会的一个非常重大的负担。所以为了解决这个负担，我们首先就要去解析他们之间的关联，或者说共病的机制。
在疼痛与情绪的关联机制方面，近些年来这个领域中的研究已经取得了一系列非常重要的进展。 比如说在2018年，中科大张志老师团队发表的研究，在疼痛抑郁的病人和疼痛抑郁的小鼠上就发现了杏仁核到中缝背侧的连接减少，这样一条神经环路的异常可能是造成两种疾病共病的一个非常重要原因。
我们自己团队的研究也是在慢性疼痛、急性疼痛诱发人类被试和大鼠上去研究了丘脑皮层的神经活动怎么样来参与处理感觉和情绪信息。我们就发现它是有不同的丘脑皮层连接和神经活动来参与处理疼痛这两个维度的信息。
与之对应的是疼痛和认知之间的关联机制仍需要深入的研究。疼痛和认知关联机制主要存在两个方面。
一方面是认知如何来调控疼痛感受，Science上这篇综述文章也强调了认知过程对于疼痛的调控作用是非常重要的。我们知道认知过程其实是非常广的一个概念，它包括了学习，注意等等不同的认知过程。在我们自己的研究就关注了期望这样一个非常重要的认知过程对于疼痛的调控作用，以及它的神经震荡和神经网络基础。
另外一方面，我们关注的问题是慢性疼痛如何引起认知功能的障碍，甚至是痴呆。这是因为前期的一些流行病学的研究显示，持续性的疼痛往往会带来记忆的损伤和痴呆风险的提升，这也就提示我们慢性疼痛和痴呆之间是存在的共病机制的。
但是研究这种共病的往往存在着两个难点。 第一是因为慢性疼痛多发生于身体除了大脑之外的其他的身体部位。比如说肌肉、骨骼，包括内脏的疼痛。他们的共病就牵扯到了中枢和外周的交互机制，也就是说它其实不是在单一大脑当中发生的，它可能是存在多器官之间的交互。
另外的一个难点是这种关联机制可能涉及到从基因、细胞、组织、器官到整体的身体系统的多层级机制。所以目前的慢性疼痛如何引起认知功能的障碍尚且缺乏一个多层级的系统性的生理病理机制。
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