慢性疼痛是一种对伤害性刺激的知觉体验。据统计，全球大约20-30%的成人长期饱受慢性疼痛的折磨。长期的慢性疼痛将导致焦虑、抑郁等负性情绪，进而会强化疼痛的感知。因此，深入研究慢性疼痛与焦虑之间相互作用的神经机理，将为细致理解慢性疼痛导致焦虑或抑郁症的大脑环路机制和分子机制提供新的思路，并有望为临床提供新的治疗靶点。
近日，中国科学院深圳先进技术研究院-MIT麦戈文联合脑认知与脑疾病研究所王立平研究团队与北京大学麦戈文脑研究所王韵实验室密切合作，整合运用光感基因神经环路调控等方法及电生理、行为学和分子生物学等交叉技术手段，揭示了在情绪、认知、决策中至关重要的前额叶皮层中的亚核团前边缘皮质中的兴奋性神经元在慢性痛和焦虑中的作用，其中细胞周期蛋白依赖性激酶Cdk5信号通路可能是潜在的分子靶点。
利用光感基因神经调控等技术对神经元活动特异性“开”和“关”其功能，研究人员发现通过特定波长蓝光刺激“打开”对侧前边缘皮质的兴奋性神经元，能够起到镇痛和抗焦虑的效果，而通过黄光刺激“关闭”对侧前边缘皮质的兴奋性神经元可以诱发焦虑。该研究成果发表在7月16日的Nature Communications上，论文的通讯作者为北京大学教授王韵与深圳先进院教授王立平。
内侧前额叶皮质与疼痛的感觉分辨及情绪体验有关，借助于光遗传方法的高度细胞选择性、毫秒级时间精准、单类细胞空间精准的优势，文章作者发现光特异性激活内侧前额叶皮质的亚区PL对侧的兴奋性神经元，可以起到镇痛与抗焦虑的作用。研究组还证明在慢性炎性痛的模型中对侧PL的兴奋性神经元活性降低，而RNA沉默法敲低Cdk5可以逆转兴奋性神经元活性的降低，缓解疼痛与焦虑样行为。
先进院脑所由MIT-McGovern脑研究所与先进院共同建立，脑所的主要研究方向包括脑认知的神经环路基础，脑疾病的神经环路机制以及脑科学研究新技术的研发、应用与资源共享，其中光感基因神经调控技术已经辐射到境内外130多家实验室。该研究得到了国家自然科学基金、科技部973计划以及中科院战略性先导科技专项（B类）“脑功能联结图谱”的资助。
在慢性炎症痛中，对侧前边缘皮质PL的兴奋性神经元的细胞周期蛋白依赖性激酶Cdk5的水平升高引起该类神经元活性减弱，进而导致痛觉过敏和焦虑情绪产生。光激活PL脑区的兴奋性神经元，能够起到镇痛和抗焦虑的效果。