摘要： 慢性疼痛和抑郁症常常相伴而生，但有些人能保持显著的大脑韧性。一项突破性研究解释了原因。
通过绘制情绪调节的“控制中心”——海马体，科学家发现抑郁症并非疼痛的必然结果，而是涉及脑炎症和神经适应的生物学“临界点”。
关键事实与统计数据
- 20%阈值： 慢性疼痛影响着全球超过20%的成年人。虽然它是抑郁症的主要驱动因素，但许多患者从未发展出情绪障碍。
- 韧性标志： 没有抑郁症的慢性疼痛患者表现出更大的海马体积和更高的活动水平，表明他们的大脑产生了保护性的代偿反应。
- 齿状回枢纽： 一个名为齿状回的特定亚区——新神经元在此诞生——充当疼痛相关压力的主要调节器。
- 小胶质细胞开关： 在韧性个体中，新神经元保持活跃以缓冲压力。在发展为抑郁症的患者中，脑免疫细胞（小胶质细胞）变得异常活跃，引发炎症，扰乱神经通讯。
- 渐进变化： 研究发现，这些大脑变化并非总是预先存在的，而是由长期疼痛本身随时间推移驱动的。
来源： 华威大学
科学家发现了一种大脑机制，可以解释为什么慢性疼痛会导致一些人抑郁而另一些人则不抑郁，该研究发表在《科学》杂志上。
这一发现挑战了抑郁症是长期疼痛不可避免的结果的观点。
通过结合大规模人类脑成像与动物实验，研究人员发现，持续性疼痛会驱动海马体（一个以记忆功能著称的大脑区域）进行渐进性改变，这种改变决定了人们是随时间发展出抑郁症，还是保持情绪韧性。
“慢性疼痛经常发展为抑郁症或焦虑症，但直到现在，我们还不明白为什么有些人会这样，而另一些人不会，”共同第一作者、华威大学的冯建峰教授说。“我们的发现表明，海马体作为一个控制中心，帮助大脑调节对长期疼痛的情绪反应。抑郁症并非不可避免——它取决于这个系统如何随时间反应。”
大脑对疼痛的早期反应
慢性疼痛影响全球超过20%的成年人，并与焦虑和抑郁症密切相关。然而，许多持续疼痛的人并没有发展出这些状况，而这一差异背后的生物学原因一直不清楚。
为了调查，研究人员分析了来自英国生物银行等大型人群队列的脑部扫描。他们发现，患有慢性疼痛但没有抑郁症的人，其海马体积略大，该区域的活动也增加。这些变化伴随着某些学习和记忆任务的更好表现，表明大脑可能最初对持续性疼痛产生了代偿性反应。
相比之下，同时经历慢性疼痛和抑郁症的人表现出海马体积减小、活动紊乱以及认知表现较差。纵向分析表明，这些变化是随时间逐步发展的。
“这些变化是逐渐出现的，这一事实表明它们是由长期疼痛本身驱动的，”冯建峰教授补充道。“这不仅仅是预先存在的脆弱性，而是大脑对持续疼痛作出的反应。”
从韧性到脆弱性
为了理解这些变化如何发生，研究人员在慢性神经性疼痛的动物模型中进行了平行研究。
他们观察到了行为效应的清晰进展：疼痛敏感性首先增加，接着是类似焦虑的行为，随后是类似抑郁的症状。这些行为变化伴随着海马结构和活动的逐渐改变，展示了长期疼痛如何重塑涉及情绪调节的大脑回路。
海马体中的一个微小亚区——齿状回，它是成人大脑中少数几个新神经元持续形成的区域之一——成为了关键的调节枢纽。
在慢性疼痛的早期阶段，齿状回中新生成的神经元变得高度活跃，表明大脑最初试图适应持续的压力。然而，随着时间的推移，大脑中的免疫细胞——小胶质细胞变得异常活跃。这种神经元与小胶质细胞之间正常通讯的中断，标志着从适应性大脑反应向功能失调信号传递的临界点。
当研究人员在动物模型中抑制这种异常小胶质细胞活动时，抑郁样行为得到改善，而整体大脑功能保持稳定。这一发现表明，靶向海马体中的小胶质细胞炎症，有助于预防持续性疼痛患者发展为抑郁症，尤其是在早期介入治疗时。
“这表明大脑并非简单地被慢性疼痛压垮，”冯建峰教授总结道。“它积极尝试调节情绪健康。当这个调节系统保持平衡时，人们可以保持韧性。当它被破坏，特别是海马体中的炎症破坏了它时，抑郁症就会出现。理解这一过程为早期干预开辟了新的可能性。”
关键问题解答：
问：抑郁症仅仅是长期疼痛带来的情绪反应吗？
答： 不止如此——这是一种物理关键问题解答：
问：抑郁症仅仅是长期疼痛带来的情绪反应吗？
答： 不止如此——这是一种物理结构变化。本研究显示，长期疼痛实际上会重塑大脑回路。它起初是一个“学习”过程，大脑试图适应；但如果疼痛持续太久，大脑的免疫系统（小胶质细胞）会过度反应，导致“抑郁开关”被触发。
问：我们能阻止慢性疼痛转变为抑郁症吗？
答： 研究提示存在一个“机会窗口”。由于这些变化是逐渐发生的，早期干预是关键。通过靶向海马体中的小胶质细胞炎症，在其达到临界点之前，医生或许能让大脑保持在“韧性”状态，即使身体疼痛仍然存在。
问：拥有“好记性”有助于对疼痛保持韧性吗？
答： 有趣的是，确实如此。研究发现，韧性患者在学习与记忆任务中表现更好。由于海马体同时处理记忆和情绪，一个“更强健”的海马体似乎能更好地多任务处理——在管理慢性疼痛信号的同时维持情绪健康。
编辑说明：
- 本文由Neuroscience News编辑编辑。
- 论文已全文审阅。
- 由我们工作人员补充了额外背景信息。
关于这项抑郁与疼痛研究新闻：
作者： Matt Higgs
来源： 华威大学
联系人： Matt Higgs – 华威大学
图片： 图片由Neuroscience News提供
原始研究： 封闭获取。
“从慢性疼痛到抑郁症：海马齿状回中神经发生驱动的小胶质细胞重塑”，作者：Ming Ding, Shitong Xiang, Yuqing Zhang, Lei Wei, Yuanfeng Weng, Xueting Zhang, Yiling Ni, Yuwen Zhang, Qianfeng Wang, Ruiqing Hou, Huaihao Du, Ka Kei Chio, Wei Zhang, He Wang, Tianye Jia, Yi Wu, Jianfeng Feng, Trevor W. Robbins, 和 Xiao Xiao。发表于《科学》期刊。
DOI： 10.1126/science.aee6177
摘要
从慢性疼痛到抑郁症：海马齿状回中神经发生驱动的小胶质细胞重塑
引言
慢性疼痛是抑郁和焦虑的主要风险因素，但将持续性感觉困扰转化为情感功能障碍的大脑机制仍不清楚。神经影像学研究已涉及海马体在疼痛和情绪调节中的作用，但尚不清楚海马体的改变是先于情感症状出现、伴随其发生，还是由情感症状的出现所导致。厘清这种时间与机制上的关系，对于解释慢性疼痛中个体对抑郁症的易感性以及确定可防止这一转变的干预点至关重要。
原理
我们假设，慢性疼痛在海马体内诱导的是一种分阶段的重塑过程，而非单一的退行性变化。具体而言，我们提出齿状回作为一个关键的门控区域，持续性伤害性输入在此首先通过适应性可塑性被容纳，但随后，通过成年新生神经元与小胶质细胞之间的相互作用，这种适应性可塑性被引向适应不良的回路失稳。
结果
通过整合来自英国生物银行的纵向人类神经影像数据与啮齿动物神经性疼痛模型，我们识别出一个保守的海马体重塑双相轨迹。在慢性疼痛的早期阶段，海马体积增加，海马依赖的认知表现改善，符合适应性反应。随着疼痛持续，这一阶段转变为海马萎缩、认知下降，以及焦虑样和抑郁样行为的出现。在细胞水平上，早期慢性疼痛选择性地增加了齿状回内新生神经元的活动，并触发了神经发生生态位中小胶质细胞的目标性募集和重塑。这些细胞类型特异性的改变逐渐放大了局部回路兴奋性，并破坏了网络平衡，标志着从适应性海马可塑性向适应不良回路重塑的转变。在功能上，齿状回的不同调节模式产生了不同的结果：抑制新生神经元活动缓解了情感症状，但损害了认知功能；而调节小胶质细胞则预防了焦虑样和抑郁样行为，同时保留了认知功能。综合来看，这些发现将小胶质细胞确定为疼痛向抑郁症转变的关键调节因子。
结论
通过解析齿状回的不同调节模式，我们表明小胶质细胞是慢性疼痛向情感障碍转变的关键且可治疗的调节因子。我们的发现揭示，这一转变并非由海马体过度活跃本身所主导，而是由小胶质细胞依赖的重塑过程所决定，该过程决定了适应性可塑性是得以维持，还是被引向适应不良的回路状态。靶向小胶质细胞激活可以保持海马结构和认知功能，同时预防情感病理，从而将小胶质细胞定位为中断慢性疼痛向情绪障碍进展的选择性杠杆点。
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