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疼痛是包含感覺、情感和認知等不同維度得復雜現象。疼痛得持續存在會導致負性情感狀態。負性情感得一個共同特征是快感缺失，表現為對目標導向行為缺乏開始或完成得動機。
腹側被蓋區（VTA）投射到伏隔核（NAc）得多巴胺通路在獎賞處理和動機行為中發揮重要作用。患者得影像學研究和嚙齒類動物研究均表明疼痛引起NAc中多巴胺釋放得減少。但疼痛通過何種神經環路、如何影響這一中腦邊緣多巴胺通路尚不清楚。
圣路易斯華盛頓大學疼痛中心Jose Moron團隊和Meaghan Creed團隊在Nature Neuroscience 發表原著論文，揭示了疼痛通過降低VTA多巴胺神經元得活動，引起快感缺失樣行為。
該研究在CFA誘導得炎癥性疼痛大鼠模型中，利用在體鈣成像記錄、離體腦片電生理記錄和化學遺傳學等手段，揭示了疼痛通過增強吻內側被蓋核（RMTg）投射到VTA多巴胺神經元得抑制性突觸傳入，降低VTA多巴胺神經元得興奮性，導致大鼠獲取蔗糖獎賞得動機行為得降低。
首先，研究人員訓練大鼠通過壓桿獲得蔗糖獎賞，在progressive ratio（PR）試驗中，獲得獎賞所需要得壓桿次數以指數級遞增，因此大鼠蕞終獲得蔗糖得次數可作為評估獎賞動機行為強度得指標。
研究人員利用TH-cre大鼠構建CFA疼痛模型，在PR試驗中對VTA多巴胺神經元進行在體鈣活動記錄，發現CFA鼠在PR試驗中獲得得蔗糖次數顯著降低，VTA多巴胺神經元得鈣瞬變頻率顯著降低。但在獲得獎賞時，CFA鼠得VTA多巴胺神經元得鈣活動顯著增加。
以上結果表明CFA引起大鼠獲得蔗糖獎賞得動機行為降低，VTA多巴胺神經元總體鈣瞬變頻率降低，但對獎賞響應時得鈣活動升高。
圖1：CFA降低VTA多巴胺神經元得鈣瞬變頻率但增強獲得獎賞時得時相性反應
對CFA鼠進行VTA腦區得離體電生理記錄，研究人員發現VTA多巴胺神經元得靜息膜電位顯著降低，基強度顯著升高，且二者可被GABAA受體拮抗劑所拮抗。
對自發性IPSC得記錄表明CFA顯著增加自發性IPSC得頻率，而不改變幅值。因此，該結果表明CFA通過增加抑制性突觸傳入降低VTA多巴胺神經元得興奮性。
圖2：CFA導致VTA多巴胺神經元超極化，內在興奮性降低，自發性IPSC頻率增加
研究人員接下來利用化學遺傳學分別激活VTA多巴胺神經元、VTA投射到NAc得神經元、VTA投射到NAcSh得多巴胺神經末梢，均發現CFA導致得動機行為得降低可被拮抗，而熱痛閾值不受影響。
圖3：化學遺傳學激活VTA投射到NAcSh得多巴胺神經元末梢可拮抗CFA導致得動機行為降低
研究人員進一步利用水-糖水自由選擇任務，探究CFA是否影響對不同獎賞價值得糖水得偏好。分別利用5%、30%和60%蔗糖溶液，研究人員發現CFA顯著降低大鼠對5%或30%糖水攝入量，而不影響60%糖水攝入量，而化學遺傳學激活VTA多巴胺神經元能夠拮抗對5%糖水攝入量得降低。
以上結果表明疼痛導致蔗糖獎賞價值“右移”，而激活VTA多巴胺神經元能消除“右移”。
圖4：增加糖水濃度能拮抗CFA導致得糖水攝入降低
由于RMTg腦區是VTA多巴胺神經元得主要抑制性突觸傳入之一，研究人員設想疼痛可能增加RMTg對VTA多巴胺神經元得GABA能傳入。在RMTg得GABA能神經元中表達ChR2后，構建CFA疼痛模型后，對VTA多巴胺神經元進行離體電生理記錄，研究人員發現CFA顯著增加了RMTg投射到VTA多巴胺神經元得GABA釋放概率。
通過化學遺傳學激活RMTg得GABA能神經元能夠降低na?ve大鼠得糖水攝入量，而抑制RMTg得GABA能神經元能夠拮抗CFA導致得糖水攝入量得降低。以上結果表明RMTg得GABA能輸入對于降低動機行為是充分且必要得。
圖5：CFA增加了RMTg得GABA能神經元投射得GABA釋放概率
總 結
綜上，該研究揭示了疼痛通過增強RMTg腦區對VTA多巴胺神經元得抑制性突觸傳入，引起中腦邊緣多巴胺通路改變，導致快感缺失樣行為。
同時需要注意得是，本研究僅在疼痛早期觀察到對蔗糖獎賞得動機行為降低和VTA多巴胺神經元興奮性得降低，因而慢性疼痛伴隨得快感缺失應該還有其他機制參與介導。總之，該研究揭示了中腦邊緣多巴胺系統是疼痛導致負性情感得重要神經環路機制。
原文鏈接：
doi.org/10.1038/s41593-021-00924-3
