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疼痛通路损伤对显著性网络连接的影响：一项针对顽固性癌痛的神经外科干预研究

1. 研究作者与发表信息

本研究由Itamar Jalon（以色列特拉维夫大学心理学系）、Assaf Berger（纽约大学Langone医学中心神经外科）等多名学者合作完成，通讯作者为Itamar Jalon。研究团队还包括来自特拉维夫Sourasky医学中心、犹他大学等机构的专家。论文于2023年发表在期刊Brain（Volume 146, Issue 5, Pages 2153–2162），标题为《Lesions to both somatic and affective pain pathways lead to decreased salience network connectivity》。

2. 学术背景

科学领域：慢性疼痛的神经机制与神经外科干预。
研究动机：慢性疼痛（尤其是癌痛）的治疗常因对中枢神经系统的功能网络拓扑结构理解不足而受限。疼痛包含两个核心成分：
- 感觉成分（sensory component）：通过脊髓丘脑束（spinothalamic tract）传递伤害性信息至感觉皮层；
- 情感成分（affective component）：通过丘脑中央核团（如mediodorsal nucleus）投射至前扣带回皮层（dACC）和前脑岛（anterior insula），编码疼痛的厌恶感和情绪体验。

研究目标：通过两种神经外科手术（脊髓丘脑束切断术和扣带回切开术）分别干预疼痛的感觉与情感通路，探究其对大脑显著性网络（salience network）和感觉运动网络（sensorimotor network）功能连接的影响，揭示慢性疼痛的层级化神经机制。

3. 研究流程与方法

研究对象与分组

• 脊髓丘脑束切断术组（Cordotomy, n=15）：针对单侧局部癌痛患者，通过射频消融阻断脊髓丘脑束的感觉输入。
  
• 扣带回切开术组（Cingulotomy, n=7）：针对弥漫性癌痛患者，通过立体定向手术双侧损毁背侧前扣带回（dACC），干预情感通路。
  

临床与影像学数据采集

• 疼痛评估：采用数字评分量表（Numeric Rating Scale, NRS）和简明疼痛量表（Brief Pain Inventory, BPI）量化疼痛强度与功能干扰。
  
• 静息态功能磁共振（rs-fMRI）：术前及术后（脊髓丘脑束切断术后1-2天，扣带回切开术后1个月）采集数据，分析网络连接变化。
  
• 药物剂量记录：计算吗啡等效日剂量（MEDD）以控制镇痛药物影响。
  

数据分析方法

• 功能连接分析：使用SPM12和CONN工具箱预处理数据，提取显著性网络（含dACC、前脑岛等）、感觉运动网络（含初级感觉/运动皮层）及默认模式网络（作为对照）的节点间相关性。
  
• 统计检验：采用重复测量t检验比较术前术后连接强度，并通过FDR校正多重比较。
  
• 创新性方法：首次结合神经外科干预与rs-fMRI，直接验证疼痛通路的因果性作用。

4. 主要结果

临床效果

• 疼痛缓解：两组术后NRS评分均显著下降（脊髓丘脑束切断术组从9降至0，扣带回切开术组从9.75降至5，p<0.01），但BPI功能干扰评分无显著变化（因患者基础疾病限制日常功能恢复）。
  
• 药物剂量：两组MEDD无显著变化，排除药物干扰结果的潜在影响。
  

网络连接变化

• 显著性网络：两组术后连接均显著降低（p<0.01），提示疼痛缓解与显著性网络活动抑制直接相关。
  
  • 关键节点：dACC和前脑岛的连接强度下降最显著（FDR校正后p<0.05）。
    
• 感觉运动网络：仅脊髓丘脑束切断术组连接降低（p=0.003），符合其阻断感觉输入的机制；扣带回切开术组无变化（p=0.15）。
  
• 丘脑连接：脊髓丘脑束切断术组在中央外侧丘脑（centrolateral thalamus）出现连接减弱趋势（未校正p<0.05），支持丘脑-皮层通路在疼痛传递中的作用。
  

结果逻辑链

1. 干预感觉通路（脊髓丘脑束）同时降低感觉运动网络和显著性网络连接；
   
2. 干预情感通路（扣带回）仅降低显著性网络连接；
   
3. 证实疼痛的“感觉-情感”双通路模型，且情感通路依赖显著性网络的调控。

5. 结论与价值

科学意义：
- 首次通过因果性干预证明慢性疼痛的缓解与显著性网络连接减弱直接相关；
- 揭示疼痛的感觉成分通过感觉运动网络编码，而情感成分通过显著性网络整合，支持疼痛的层级化处理理论。

应用价值：
- 为神经外科手术（如扣带回切开术）治疗顽固性疼痛提供神经影像学依据；
- 提示未来可通过非侵入性调控显著性网络（如经颅磁刺激）开发疼痛疗法。

理论贡献：挑战传统“疼痛矩阵（pain matrix）”概念，强调显著性网络在疼痛中的通用性作用（与其他 salient 刺激共享神经机制）。

6. 研究亮点

1. 创新方法：结合神经外科手术与纵向rs-fMRI，建立疼痛通路的因果性证据链；
   
2. 临床转化性：明确两种手术的神经机制差异，指导个体化治疗选择；
   
3. 理论突破：提出慢性疼痛的“感觉-情感”双通路模型，为疼痛神经环路研究提供新框架。
   

7. 其他价值

• 研究数据公开可申请，促进后续Meta分析；
  
• 发现丘脑中央核团（如CL/DM）在疼痛中的潜在作用，为靶向治疗提供新方向。
  

此研究为理解慢性疼痛的中枢机制及开发精准干预策略奠定了重要基础。