内侧前额叶与伏隔核间信息传递的改变在慢性痛动物的动机决策障碍中的作用

发布时间：2020-06-21 23:21

【摘要】：慢性痛病人长期忍受疼痛及其并发症的困扰,给病人的正常工作和生活带来严重负担。伴随慢性痛所产生的抑郁、乏力等症状与病人对奖赏行为的动机降低密切相关。有研究发现,慢性痛的发展过程中会出现与奖赏动机相关的神经环路的活动改变,但具体哪些脑区在慢性痛诱发的动机障碍中起关键作用尚不明确。本研究通过坐骨神经选择性损伤(Spared nerve injury,SNI)建立大鼠神经病理性疼痛模型,采用基于努力决策行为范式(Effort-based decision making task)测试动物在慢性痛状态下的动机行为改变,并借助在体电生理、光遗传等研究手段对被认为在奖赏、动机行为中起到重要作用的脑区(内侧前额叶皮层和伏隔核)的神经活动情况进行测量,研究神经病理性疼痛对动机行为的影响及其神经机制。神经结扎2-4周后,慢性痛大鼠在基于努力决策任务中表现出对高付出/高回报奖励选择率的降低。而皮内注射辣椒素引发与神经结扎后类似的机械痛阈降低(急性痛参照组)的大鼠对高付出/高回报奖励的选择率没有降低,说明慢性痛中的痛觉感觉成分并不是直接造成大鼠动机决策任务中高付出/高回报奖励选择率的降低的原因。此外,我们还通过行为学实验排除了其他一些可能影响慢性痛大鼠动机决策行为表现的因素:慢性痛大鼠与假性神经结扎手术组大鼠间在饥饿程度、体重、运动能力、空间,以及食物奖励辨别能力等方面不存在差异。根据上述行为学结果,我们得出结论:SNI导致的神经病理性慢性痛会引发动机决策障碍。在大鼠进行基于努力的决策任务过程中,我们同时记录了内侧前额叶皮层和伏隔核的神经活动。结果发现,在动机决策任务中,SNI组大鼠内侧前额叶皮层局部场电位的theta(4-8Hz)震荡能量显著低于假手术组,而且选择阶段内侧前额叶皮层的theta震荡能量的强弱与动物是否做出高付出/高回报选择之间存在相关性。在动机决策任务中,伏隔核脑区的theta震荡能量在两组动物间未表现出显著差异,但SNI动物伏隔核脑区的gamma(55-75Hz)震荡能量出现了显著降低,而且选择阶段gamma能量的上升趋势也表现出显著降低。此外,在任务中,SNI组大鼠内侧前额叶皮层和伏隔核脑区间theta震荡的协同性以及theta相位与gamma幅度之间的跨频段耦合性减弱。电生理结果提示我们,慢性痛动机决策行为障碍会伴随内侧前额叶皮层和伏隔核脑区的活动异常,以及这两个脑区之间功能联系的异常。最后,我们使用光遗传技术对内侧前额叶皮层向伏隔核脑区投射的兴奋性突触末端进行抑制,有效地降低了假手术组动物在基于努力决策任务中对高付出/高回报奖励的选择。此外,抑制这一神经环路的活动不会对大鼠的运动、空间及食物辨别能力产生影响。上述结果提示我们,慢性痛动机决策行为任务中表现出的内侧前额叶皮层和伏隔核脑区及神经环路的功能异常很可能是导致慢性痛动机决策障碍的原因。综上所述,本研究发现了慢性痛动机决策行为障碍与内侧前额叶皮层和伏隔核脑区及其环路的活动异常的关系。我们推测慢性痛状态伴随的这些脑区及神经环路的活动异常很可能是由于内侧前额叶皮层和伏隔核内动机相关神经元兴奋性以及前额叶皮层与伏隔核间的突触连接可塑性的改变造成的,有待今后做更进一步的研究来证实。本研究探索了慢性痛状态下动机相关环路活动改变与动机行为障碍的关系,为临床研究中寻找缓解慢性痛动机决策障碍手段提供了理论依据。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R741;R-332
【图文】：

慢性痛,睡眠障碍,临床症状,病人

慢性痛病人主要临床症状慢性痛病人表现出睡眠障碍、乏力、注意力涣散、抑郁等临床症状（图修改自Meyer-Rosbergetal.,2001）[8]

示意图,慢性痛,神经模型,缺失

图 1-2. 慢性痛造成奖赏缺失-反奖赏行为的神经模型示意图总结了慢性痛发展中奖赏系统不断恶化的过程[28] （摘自 D.Borsooketal.2016）。长期的慢性疼痛导致奖赏行为缺失（Rewarddeficit）和反奖赏行为（Anti-reward）。其中，奖赏行为缺失主要表现为抑郁、自然奖励刺激诱导的动机下降以及快感缺失等。反奖赏行为则主要表现为恐惧、焦虑及增强的疼痛躲避行为等。慢性痛导致奖赏行为缺失和反奖赏行为又反

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