脑岛皮层处理疼痛并驱动从疼痛中学习

来源: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne

科学家发现,岛皮层在大脑中处理疼痛并驱动从疼痛中学习,通过基因工程化光激活离子通道,研究老鼠在疼痛事件中的行为,发现关闭岛皮层导致老鼠对电击无畏且学习能力降低。

急性疼痛,例如腿部撞到尖锐物体,会引起一种突然的不愉快感觉。通过这种方式,我们从痛苦的经历中学习,以避免未来的有害情况。这被称为“威胁学习”,有助于动物和人类生存。但是,大脑的哪一部分实际上警告大脑的其他部分疼痛事件,以便威胁学习可以发生?

我们早就知道,称为杏仁核的大脑区域对威胁学习很重要。但现在,来自EPFL的Ralf Schneggenburger实验室的科学家发现,岛皮层发送这样的“警告”。岛皮层折叠在大脑的外侧裂深处,已知编码关于我们自己身体的感受。此外,岛皮层的神经元连接到杏仁核的神经元,但这个大脑连接的功能以前很少被研究。

由于岛皮层在老鼠和人类之间相似,科学家们转向老鼠进行研究。研究人员使用光激活的离子通道,这些通道被基因工程化到老鼠大脑中的特定神经元中。这使他们能够在威胁学习行为期间通过闪烁短暂的激光脉冲来关闭岛皮层神经元的电活动。

通过在疼痛事件期间关闭岛皮层,科学家们发现老鼠对脚上的轻微电击变得基本无畏。此外,老鼠从痛苦事件中学习的能力大大降低。

研究表明,除了告知我们的大脑身体状态外,岛皮层可以向其他参与形成不愉快事件记忆的大脑区域发送强烈的警告信号。“因为沉默岛皮层消除了通常与疼痛事件相关的不愉快感觉,我们的研究表明,岛皮层的神经元引起疼痛的主观感觉,并在其他大脑区域诱导关于疼痛的学习。”Schneggenburger说。

“因此,岛皮层的活动可能对塑造其他大脑区域的脑连接性有强大的影响,这与显示某些精神疾病患者岛皮层异常活动的研究相符。因此,我们对大脑中疼痛编码的神经机制的研究——以及未来对基础可塑性机制的研究——可能与焦虑和创伤后应激障碍等精神疾病的治疗发展相关。”

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