近日，IOS/安卓通用/官方入口神经科学研究所徐广银教授团队在《神经元》（Neuron）杂志上发表了题为“The paraventricular thalamus mediates visceral pain and anxiety-like behaviors via two distinct pathways”的研究论文。
该论文提出，丘脑室旁核（Paraventricular thalamus，PVT）作为内脏痛和焦虑的“分拣中心”，是大脑特异性识别传导内脏痛和焦虑的关键脑区。研究发现，PVT不同亚区差异性响应内脏痛和焦虑样行为刺激，且通过不同的神经环路和分子靶点介导内脏痛和焦虑样行为。更重要的是，该研究揭示了内脏痛间接促进焦虑样行为发生和发展的神经机制。
慢性内脏痛（Chronic visceral pain，CVP）不仅仅是一种身体上的疼痛，更常常伴随着焦虑等情绪障碍，形成“疼痛与焦虑”相互交织的临床现象。由于病因复杂，且缺乏符合临床患者病理特征的动物模型，导致其研究相对滞后。迄今为止，人们对于如何识别和编码慢性内脏痛伴随焦虑的特异的神经回路知之甚少，导致缺乏足够的科学证据来指导临床实践和治疗策略的制定。因此，深入探讨慢性内脏痛和焦虑共病的特异性的神经环路和分子机制至关重要，具有重大的科学意义和临床应用价值。该研究深度探讨了大脑如何差异性识别编码慢性内脏痛与焦虑的神经环路和分子机制，以期为临床靶向治疗提供理论依据。
针对如何在同时可视化特异性响应内脏痛和焦虑的神经元，研究人员利用Tet-off结合c-Fos染色发现PVT是同时响应内脏痛和焦虑样行为的主要脑区，且呈现出不同的响应模式：前部PVT（aPVT）特异性响应内脏痛，而后部PVT（pPVT）特异性响应焦虑样行为。转录组测序分析发现aPVT和pPVT呈现出不同的分子表达模式，Cacna1e的表达在aPVT特异性上调，而Grin2a的表达在pPVT特异性上调。功能验证实验发现，aPVTCacna1e+神经元介导内脏痛行为，而pPVTGrin2a+神经元介导焦虑样行为。
通过功能依赖的病毒示踪实验，研究人员发现内脏痛和焦虑样行为激活的PVT神经元具有不同的下游投射模式。内脏痛激活的aPVTGlu神经元主要投射到了基底外侧杏仁核（Basolateral amygdala，BLA）的谷氨酸能神经元，形成aPVTGlu-BLAGlu环路，负责调控内脏痛的感知。而焦虑激活的pPVTGlu神经元主要投射到了中央杏仁核（Central lateral amygdala，CeA）的GABA能神经元，形成pPVTGlu-CeAGABA环路，介导焦虑样行为。
研究人员探究了慢性内脏痛与焦虑之间的相互调控关系。首先通过病毒示踪技术，研究者发现介导内脏痛行为相关的神经环路（aPVT-BLA）可以投射至CeAGABA神经元，而介导焦虑样行为相关的神经环路（pPVT-CeA）则不能投射至BLA神经元。这一发现为两者之间的潜在相互作用提供了初步证据。为了深入探讨这一关系，研究人员通过光遗传学、化学遗传学技术结合行为学实验，发现aPVT-BLA神经环路能够通过CeAGABA神经元来间接调控焦虑样行为，揭示了内脏痛促进焦虑样行为潜在的神经机制。
该研究揭示了PVT在调控慢性内脏痛和焦虑样行为方面存在功能异质性，PVT的不同亚区、特定分子和独特的神经环路在调控慢性内脏痛和焦虑中发挥着不同的作用，为临床的个性化诊疗和靶向药物开发奠定了理论基础。
丘脑室旁核差异性介导慢性内脏痛和焦虑的神经机制示意图
IOS/安卓通用/官方入口神经科学研究所博士李迪、李永昌为论文共同第一作者，徐广银为论文唯一通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委和国家资助博士后研究人员计划等项目的资助。徐广银课题组近年来在内脏疼痛相关神经环路机制上取得了一系列进展，相关工作进一步拓展了对内脏疼痛的中枢神经与分子机制的理解，为相关疾病的精准诊疗提供了理论支撑。
