系統(tǒng)揭示母嬰分離導(dǎo)致傳染性疼痛共情缺陷神經(jīng)機(jī)制的研究

2025年10月9日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心江帆教授、浙江省甌江實(shí)驗(yàn)室劉明剛研究員聯(lián)合上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院徐天樂教授研究團(tuán)隊在Science Advances雜志上發(fā)表了題為“Dysfunction of the paraventricular thalamus-prelimbic cortex circuit underlies maternal separation-induced deficits in contagious pain”的研究論文，系統(tǒng)揭示了母嬰分離導(dǎo)致傳染性疼痛共情缺陷的神經(jīng)機(jī)制。

研究者首先建立了傳染性疼痛的小鼠模型：觀察鼠與演示鼠共住2周建立熟悉關(guān)系后，將觀察鼠與注射蜂毒誘發(fā)炎癥疼痛的演示鼠互動30分鐘。結(jié)果顯示，觀察鼠在與疼痛同伴互動后出現(xiàn)顯著的機(jī)械痛閾下降，持續(xù)至少4小時。緊接著，研究者采用了修改后的MS范式：從出生后第7天起，小鼠幼崽每天與母親分離6小時，連續(xù)7天。成年期行為學(xué)測試顯示，MS處理的觀察鼠表現(xiàn)出顯著的傳染性疼痛缺陷，提示生命早期MS處理的確可以導(dǎo)致成年期疼痛共情受損。

圖1 早期MS處理會損害成年后的疼痛傳染

為識別參與MS誘發(fā)傳染性疼痛缺陷的關(guān)鍵腦區(qū)，研究者使用TRAP:Ai9小鼠檢測了觀察鼠與疼痛演示鼠互動后的神經(jīng)元激活情況。雖然多個腦區(qū)可以被疼痛傳染所激活，但MS選擇性抑制丘腦室旁核（PVT）腦區(qū)的激活。光纖記錄顯示，當(dāng)觀察鼠與處于疼痛狀態(tài)的演示鼠密切互動時，PVT谷氨酸能神經(jīng)元會提前激活。而MS處理則會阻斷這種先期激活。在正常動物中，運(yùn)用化學(xué)遺傳學(xué)或光遺傳學(xué)手段沉默PVT神經(jīng)元活動會損害傳染性疼痛反應(yīng)；相反，化學(xué)遺傳學(xué)激活這些神經(jīng)元群體則能夠挽救MS小鼠的疼痛共情缺陷。
 

圖2. 化學(xué)遺傳學(xué)或光遺傳學(xué)激活PVT能夠恢復(fù)由MS引起的疼痛共情缺陷

為闡明PVT貢獻(xiàn)疼痛共情的神經(jīng)投射機(jī)制，研究者借助TRAP2小鼠對疼痛傳染過程所激活的PVT神經(jīng)元開展了順行示蹤。結(jié)果顯示，與疼痛演示鼠互動激活的PVT神經(jīng)元更多投射至前額葉皮層或伏隔核（NAc）。光纖記錄與化學(xué)遺傳學(xué)操控實(shí)驗(yàn)顯示，PVT→前邊緣皮層（PrL），而非PVT→邊緣下皮層（IL）或PVT→NAc神經(jīng)環(huán)路在傳染性疼痛的形成過程中發(fā)揮著重要作用。早期MS處理會阻斷該神經(jīng)環(huán)路在觀察鼠與演示鼠互動期間的激活，并損害疼痛的情緒傳染。而人工增強(qiáng)此環(huán)路的活動，則能成功挽救MS小鼠的共情性疼痛反應(yīng)。

 
圖3. PVT → PrL神經(jīng)環(huán)路介導(dǎo)了疼痛的傳染。

為探索更加生理性的挽救手段，研究者試圖模擬母鼠哺育行為中產(chǎn)生的愉悅觸覺刺激，也即：MS期間每天使用軟毛刷溫柔觸摸乳鼠背部（3 cm/s，4輪/天，7天）。有趣的是，社交觸摸（ST）可以成功挽救MS誘發(fā)的傳染性疼痛缺陷。進(jìn)一步驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)顯示，ST增強(qiáng)PVT→PrL興奮性，而抑制該投射阻斷ST的挽救效應(yīng)。這表明ST通過激活PVT→PrL投射挽救MS鼠的疼痛共情缺陷。

 
圖4. 愉悅觸覺刺激通過PVT → PrL神經(jīng)環(huán)路修復(fù)MS導(dǎo)致的疼痛共情缺陷。 

 
文章總結(jié)圖

 總的來說，上述結(jié)果揭示了PVT谷氨酸神經(jīng)元及其向PrL的投射在傳染性疼痛中的關(guān)鍵作用。早期生命逆境如母嬰分離會減弱PVT神經(jīng)元及相關(guān)環(huán)路的激活，從而阻礙傳染性疼痛的表達(dá)。人工或生理（如社交觸摸）激活該投射可逆轉(zhuǎn)MS導(dǎo)致的疼痛共情缺陷。這項(xiàng)研究有望為理解母性行為如何塑造情緒傳染提供新見解，也為治療兒童期創(chuàng)傷引發(fā)的共情障礙提供新思路。

參考文獻(xiàn)：Zichen Zhang et al. ,Dysfunction of the paraventricular thalamus–prelimbic cortex circuit underlies maternal separation–induced deficits in contagious pain.Sci. Adv.11,eady1944(2025).DOI:10.1126/sciadv.ady1944

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