丘腦皮層通路神經(jīng)元的傷害性成品

1、 摘要：摘要：痛覺對于人類和動物的生存具有重要意義,但其腦機制長期不明。大腦如何解碼痛覺誘發(fā)活動并最終形成對于疼痛的知覺經(jīng)驗?在過去10年間,人們綜合運用電生理、腦功能成像以及行為學(xué)手段開展了大量研究,試圖回答這一問題。這些研究已經(jīng)開始揭示疼痛形成的一些基本特征。人們逐漸認識到,參與痛覺信息傳遞和處理的是一個龐大的分布式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這些研究對于促進慢性疼痛新療法的出現(xiàn)具有重要意義。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞： 感覺編碼，痛覺，丘腦皮層通路，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 介紹 網(wǎng)絡(luò)編碼 2.1動態(tài)接受域 2.2初級傳入纖維 2.3丘腦神經(jīng)元的反應(yīng) 信息流動 3.1相關(guān)神經(jīng)元的反應(yīng) 3.2 感官傳輸?shù)慕敌蛘{(diào)制 3.3平行感官途徑之

2、間的串?dāng)_ 結(jié)論 介紹 疼痛感是如何形成的？一般認為，任何的傷害性刺激發(fā)生時，都可以感受到它的存在。然而，令人驚奇的是，這種知覺是可以被修改、變形甚至被幻想的。 關(guān)于感官是如何編碼的，一直以來都有兩個截然相反的觀點。 “特異性”理論 “模式”理論 然而，一個神經(jīng)元的活動往往不等價于其本身意義，在通過任何特定的標記線或者神經(jīng)入口被傳送到大腦之后，它又是如何被感知的呢？對于那些以任何形式駐留在丘腦皮層的母細胞和生命體觀察它們的活動，解碼器真的是必須的嗎？如果一個感覺信號被認為是在感覺通路上傳達。那么很自然的，到最后這個信號會以某些方式結(jié)束。然而，證據(jù)表明，讀出解碼器這一概念可能是不必要的，感覺信號可

3、以在大量的神經(jīng)元之間轉(zhuǎn)化直到這些神經(jīng)元產(chǎn)生了行為輸出。與此同時，一種逼真的感知存在于我們的心理體驗中，因此，存在于這種對環(huán)境的認知感之下的神經(jīng)機制又是什么呢？ 隨著一些新的技術(shù)：如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)記錄，腦功能成像和腦電圖腦測繪，幫助我們獲得了更多關(guān)于如何處理疼痛信息的知識。在這里，我們探討這些問題中的一些最新的觀點，主要闡明疼痛的過程是如何在丘腦電路組成體通路上工作的?！疤禺愋浴崩碚撜J為： 不同的感覺功能是被明顯不同的神經(jīng)元介導(dǎo)的，而這些神經(jīng)元具有高度特異性刺激的敏感性質(zhì)。 “模式”理論聲稱： 不同的功能是被具有相對廣泛的刺激敏感性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的獨特模式的活動所表現(xiàn)的。 網(wǎng)絡(luò)編碼網(wǎng)絡(luò)編碼2.1動態(tài)接受域

4、 “特定”理論認為，每個刺激的形態(tài)或者某種特定每個刺激的形態(tài)或者某種特定方式下的特性都是有不同的特定的神經(jīng)纖維和神經(jīng)元方式下的特性都是有不同的特定的神經(jīng)纖維和神經(jīng)元的激發(fā)而編碼的。的激發(fā)而編碼的。電生理學(xué)方面的研究通過描述如此形態(tài)的神經(jīng)元，為此理論提供了證據(jù)。如果不同種類的細胞信號的性質(zhì)和位置的刺激,如果每個細胞響應(yīng)特定范圍內(nèi)的刺激，很自然，采取“特異性”的理論。 然而，這已經(jīng)逐漸形成一個共識，就是通過研究人員，知道靜態(tài)接受域是有簡單的刺激所派生出來的,一旦復(fù)雜的刺激被使用，那么接受域的改變或者調(diào)制將會變得非常普遍。例如，在組織炎癥和神經(jīng)損傷的條件下將會觀察到痛覺過敏的情況，而此時末梢感受器和

5、中樞傷害性神經(jīng)元的接受域?qū)黠@放大。中央電機領(lǐng)域也將會發(fā)送指令來調(diào)節(jié)感官接受域 ，同時也在傳送電機命令。赫爾利等人甚至建議，像NE和5 - 羥色胺的神經(jīng)調(diào)節(jié)感官網(wǎng)絡(luò)可以調(diào)節(jié)特定個人感覺神經(jīng)元的感受野特性和感官刺激改變網(wǎng)絡(luò)交涉。 構(gòu)思技巧的特殊性，另一方面是由于實驗結(jié)果的平均值。許多神經(jīng)元對各種不同的刺激，具有不同的敏感性。然而研究人員根據(jù)他們對不同刺激的最好回應(yīng)，對受體進行了分類。如果只有有限數(shù)量的簡單的刺激進行了測試，這將是很容易得出這樣的結(jié)論：一個神經(jīng)元是具有獨特的構(gòu)思一個神經(jīng)元是具有獨特的構(gòu)思技巧的。因此，感覺神經(jīng)元的接受域不是技巧的。因此，感覺神經(jīng)元的接受域不是嚴格靜態(tài)的，他們也在動

6、態(tài)調(diào)節(jié)的控制之嚴格靜態(tài)的，他們也在動態(tài)調(diào)節(jié)的控制之下下。 。2.22.2初級傳入纖維初級傳入纖維 2.3丘腦神經(jīng)元的反應(yīng) 丘腦通路內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)明顯采取了如果不擴大，將會在初級傳入纖維進行合奏編碼的戰(zhàn)略。例如，Ghazanfar 和Nicolelis已經(jīng)證明了，在嚙齒動物的軀體感覺通路中，刺激個體的胡須，其反應(yīng)結(jié)果元朝單一的刺激或者丘腦腹后內(nèi)側(cè)核。通過疼痛研究，王和她的同事們發(fā)現(xiàn)，分布在腦部區(qū)域的大量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被各種有害的刺激，包括熱輻射，機械，電氣，或老鼠后肢的化學(xué)刺激下圖動態(tài)的激活了。功能成功能成像研究也揭露了存在于人腦的有害刺激應(yīng)用的像研究也揭露了存在于人腦的有害刺激應(yīng)用的分布式激活。分布

7、式激活。 根據(jù)的證據(jù)表明，大腦具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成多個輸入輸出大腦具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成多個輸入輸出模式喚起疼痛模式喚起疼痛Melzackti提出“neuromatrix”假說來挑戰(zhàn)經(jīng)典的“疼痛中心”的理論?！皀euromatrix”理論認為疼痛知覺的發(fā)展，涉及一種廣泛分布的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是負責(zé)產(chǎn)生疼痛的代表性特征的編碼模式。 信息流動 3.1相關(guān)神經(jīng)元的反應(yīng) 中樞神經(jīng)系統(tǒng)將感覺信息作為一種穗模式從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出。這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是或與的，因為即便是最簡單的刺激可能其表現(xiàn)的反應(yīng)也是相當(dāng)大的，這些神經(jīng)元的發(fā)射往往是高度相關(guān)的。這些神經(jīng)棘之間的關(guān)聯(lián)性似乎有一定的行為意義。Erchova 和Diamond表明了，在每個

8、皮層之間的功能量的強度可以在每個皮層之間的功能量的強度可以通過在離散和間歇時間鎖定掃射而改變，表明關(guān)聯(lián)可以通過在離散和間歇時間鎖定掃射而改變，表明關(guān)聯(lián)可以幫助傳遞感覺信息幫助傳遞感覺信息。Swadlow已經(jīng)證實丘腦前饋抑制網(wǎng)絡(luò)，通過交叉關(guān)聯(lián)和相關(guān)分析顯示，非常適合提供快速、有效、敏感，并廣泛調(diào)整的抑制，來抑制緊隨著的最理想的前饋興奮輸入的棘的產(chǎn)生。因此，神經(jīng)元之間的相因此，神經(jīng)元之間的相關(guān)性和鏈接，似乎突顯著對感覺編碼的重要性。關(guān)性和鏈接，似乎突顯著對感覺編碼的重要性。3.2 感官傳輸?shù)慕敌蛘{(diào)制 如果感覺信息是被神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動編碼的，而不是單個的細胞或者細胞核內(nèi)，那么在提供體細胞刺激的時候，神經(jīng)

9、網(wǎng)絡(luò)的功能連接將會加強，并且沿著感官傳播路徑會發(fā)現(xiàn)大量的信息流。毫無疑問，在硬度儀環(huán)境刺激時，感覺傳輸在升序通道中的傳輸會加強，因此神經(jīng)元之間的通信的加強將更好的體現(xiàn)在信息流感覺傳輸通道的增加上。總而言之，通過大量強有力的證據(jù)表明，感覺的處理取決于網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元之間感覺的處理取決于網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元之間的連接，而不是簡單的信號傳輸中的信號通路。的連接，而不是簡單的信號傳輸中的信號通路。 當(dāng)皮質(zhì)神經(jīng)元在丘腦單元時，相關(guān)的分析也顯示出類似的結(jié)果，當(dāng)痛覺在丘腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中傳輸時，相關(guān)的神經(jīng)元活動會加強。這進一步支持了這一假說，當(dāng)傷害輸入中心處理時，體感皮層閉上皮層丘腦對丘腦神經(jīng)元的影響更大。 王某等人報道說，在疼

10、痛處理的過程中，體感的皮質(zhì)可以降低丘腦神經(jīng)元的影響。在他們的飲酒中，隨著熱傷害刺激的發(fā)生，信息流的數(shù)量從體感皮質(zhì)到腹后丘腦明顯增加，而同時從腹后丘腦到體感皮質(zhì)，這一數(shù)量保持不變甚至下降（上圖）。這一結(jié)果與黃等人，觀察福爾馬林致痛模型中，皮層和丘腦之間的信息流的改變是一致的。 3.33.3平行感官途徑之間的串?dāng)_平行感官途徑之間的串?dāng)_ 一般來說，感覺輸入，通過并行的途徑到達中樞神經(jīng)系統(tǒng)。例如，痛覺信號是被雙系統(tǒng)傳輸?shù)摹Ｒ粋€是從體感皮層接收側(cè)丘腦預(yù)測的側(cè)通路，他們都在管理疼痛維度的鑒別。另一種是在前扣帶皮層和內(nèi)側(cè)丘腦的之間的參與調(diào)解疼痛成分的情緒的內(nèi)側(cè)（情感）通路。然而，這是感官信息在獨立上行通道上

11、的處理或跨網(wǎng)絡(luò)模式的途徑傳輸。我們最近的調(diào)查結(jié)果支持后者，這個調(diào)查顯示老鼠在接受到皮下注射福爾這個調(diào)查顯示老鼠在接受到皮下注射福爾馬林時，其信息流不僅局限于單一的途徑。馬林時，其信息流不僅局限于單一的途徑。在第60分鐘，福爾馬林試驗（階段1和2），信息流的數(shù)量從內(nèi)側(cè)到外側(cè)通路顯著增加，而從外側(cè)向內(nèi)側(cè)通路下降。有趣的是，這個方向的優(yōu)勢在接下來的60分鐘是顯著逆轉(zhuǎn)（第三階段）。信息流方向的改變有助于改變傷害行為在第三階段的減少。而此時，福爾馬林導(dǎo)致的炎癥保持不變。 這一發(fā)現(xiàn)表明：這一發(fā)現(xiàn)表明： 不同的路徑之間的串?dāng)_對痛覺信號的處理是必要不同的路徑之間的串?dāng)_對痛覺信號的處理是必要的，感官編碼涉及到分

12、布，而不是單一的，構(gòu)成一的，感官編碼涉及到分布，而不是單一的，構(gòu)成一個有組織的網(wǎng)絡(luò)編碼的腦結(jié)構(gòu)個有組織的網(wǎng)絡(luò)編碼的腦結(jié)構(gòu)。 隨后的在老鼠身上的多通道領(lǐng)域潛力和人類的fMRI數(shù)據(jù)的功能連接的獨立性分量分析的研究結(jié)果證實了這個假設(shè)，即，大腦區(qū)域網(wǎng)絡(luò)參與了結(jié)締組大腦區(qū)域網(wǎng)絡(luò)參與了結(jié)締組織模式的痛覺和觸覺的處理功能織模式的痛覺和觸覺的處理功能。 結(jié)論：結(jié)論： 通過大量的研究表明：感官知覺從來都不是客感官知覺從來都不是客觀的。觀的。意識通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的活動“知道”環(huán)境信息是受內(nèi)部或者外部因素影響的，這意味這，我們并不認為事物就是其本身，而是經(jīng)過修改和扭曲以后的他們的版本，合二為一。感官的處理是一個開放感官的處理是一個開放的閉環(huán)系統(tǒng)。的閉環(huán)系統(tǒng)。自上而下的信息來源于環(huán)境，以低