长期以来,多巴胺被认为是大脑中的“快乐化学物质”,通过神经元间的信号传递,奖励个体的某些行为。近年来研究发现,诸如可卡因和海洛因等药物通过增强多巴胺的作用,可能是导致药物成瘾的核心机制之一。
密歇根大学最新研究为多巴胺的功能增添了新的维度:它不仅与愉悦相关,还参与了疼痛的感知和情绪反应。
研究团队利用先进的脑成像技术和受控的肌肉疼痛诱导方法,发现多巴胺系统在人体经历疼痛时高度活跃,且这种活跃程度因个体而异,直接关联于疼痛带给个体的情绪体验。这是首次在人类中揭示多巴胺与疼痛反应的直接联系。
该研究发表于《神经科学杂志》(Journal of Neuroscience)2023年10月18日刊,结果有助于解释为何人在生活压力剧烈时更易形成药物依赖,也为为何部分慢性疼痛患者更易对止痛药产生依赖提供了线索。此外,研究强调了药物成瘾的个体差异性,现有的遗传和生理学知识尚无法完全预测这一风险。
研究资深作者、密歇根大学精神病学与放射学教授Jon-Kar Zubieta博士指出,多巴胺似乎是连接压力、疼痛与情绪的桥梁,既对积极刺激也对消极刺激作出反应,反映了刺激对个体的重要性,从而调节其行为反应。
研究共招募了25名健康男女志愿者,发现多巴胺在基底节区域活跃,该区域同样响应诸如食物和性等正向刺激。
当研究者在志愿者的颌肌注射生理盐水诱发疼痛,并让其评价疼痛的不同感受时,基底节的不同亚区表现出差异。例如,疼痛引发的情绪困扰和恐惧感越强,伏隔核(nucleus accumbens)区域的多巴胺释放越多,该区域与药物成瘾密切相关。
这一效应在排除因实验操作(如针刺肌肉、疼痛预期及反复提问)带来的负面情绪影响后依然显著。
此外,基底节的壳核(putamen)和尾状核(caudate nucleus)中多巴胺释放量与疼痛的强度及不适感评分呈高度相关,表明这些区域多巴胺参与疼痛的感知处理,而伏隔核则更多关联疼痛的情绪体验。
研究采用正电子发射断层扫描(PET),通过测量脑细胞表面多巴胺受体的活性比例来估算多巴胺水平。研究使用了结合短寿命放射性碳的药物拉克洛必利(raclopride),该药物与多巴胺受体竞争结合,受体结合药物越多,表明多巴胺越少,反之亦然。
同时,研究者使用磁共振成像(MRI)绘制精确脑结构图谱,并结合PET数据定位多巴胺活跃区域。
志愿者在无疼痛和诱发疼痛状态下多次填写标准化问卷,评估疼痛及情绪反应。所有参与者均无医学、精神疾病及药物依赖史,女性志愿者未服用避孕药,且扫描时间统一安排在月经周期相同阶段。
研究显示,除了整体多巴胺受体激活的区域差异外,个体间多巴胺反应水平与自评疼痛及情绪反应存在显著差异,这种变异性可能解释为何部分人群更易对成瘾性药物产生依赖。
研究第一作者David J. Scott博士指出,疼痛作为一种身心压力源,其诱发的多巴胺系统反应差异可能是个体药物滥用风险差异的关键机制,尤其是在基底节腹侧区域,多巴胺系统可能是情绪、奖赏与疼痛调节神经生物学交汇的重要节点。
该研究延续了Zubieta团队此前关于疼痛个体差异及脑内止痛系统响应的研究成果,包括安慰剂效应的脑机制探讨。
目前,团队正进一步研究不同个体多巴胺系统对疼痛反应差异背后的激素和遗传因素,并获得美国国家药物滥用研究所(NIDA)资助,开展慢性疼痛患者阿片类止痛药使用及效应的个体差异研究。
研究团队成员还包括MBNI及精神病学的Mary Heitzeg,核医学PET物理学负责人、放射学教授Robert Koeppe博士,以及马里兰大学牙科学院院长Christian Stohler博士。该研究由美国国立卫生研究院(NIH)资助。密歇根大学团队目前正在招募更多研究参与者,详情请访问 http://www.umengage.org/。
联系方式:Kara Gavin,密歇根大学健康系统。