疼痛的基礎科學研究

疼痛是非常原始的感覺,各種動物都有或多或少的傷害性刺激偵測器來偵測可能有害的壓力、溫度或化學物質;並且有相對應的中樞神經網路來產生躲避的行為,逃離危險。

從脊椎動物起又發展出腦區來感測疼痛。在二十世紀中,疼痛相關的腦脊髓網路在麻醉下的實驗動物已有詳細的研究。進入二十一世紀後轉向正常行為中的實驗動物的疼痛。並且也配合轉譯醫學,更重視研究慢性疼痛的實驗動物模式。本人將就這些過去的研究經驗作簡單扼要的說明。

撰文:高英哲

疼痛是非常原始的感覺,各種動物都具有一定程度的傷害刺激偵測機制,並且產生躲避疼痛感的行為。本講次介紹過去半個世紀內的疼痛相關研究歷程,說明神經科學家如何逐步揭開疼痛的奧秘。

痛是一種非常奇特的感覺,比其他任何感覺都來得鮮明。因此痛覺的相關研究,不但有龐大潛在的生物醫學市場應用價值,就純智性的探討上也相當有意思。有研究指出,諸如下背痛跟肩頸疼痛等等因素,在導致人們長年處在生活無法自理狀態的各種因素裡,竟然名列前茅,影響甚於重度憂鬱症、焦慮症、阿茲海默症等等重症。

體感系統是全身最為龐大,也最為複雜的系統,包括皮膚、肌肉、關節、內臟等等器官,負責感知觸感、溫度、麻癢等等感覺,疼痛自然也不例外。然而在 20 世紀中期以前,醫學界就連有沒有特定的痛覺受器,都還不能確定;直到 1960 年代,才有研究指出皮膚底下,有豐富的神經叢和神經末梢,它們有一大部分是專門負責偵測傷害性的機械力、溫度變化、以及化學刺激的的傷害受器 (nociceptor) 。學界在 1970 跟 1980 年代,用針刺跟電流等等手法,繼續針對傷害受器進行神經纖維刺激研究,確認傷害受器會把動作電位的訊號,傳到脊髓和大腦疼痛中樞,進行處理與反應。

疼痛的訊號由傷害受器負責接收,「疼痛感」卻是在大腦中產生的,因此大腦的哪個部位負責處理痛覺,就成為接下來的研究重點。然而從 1990 年代開始,透過大腦活化造影技術進行的研究卻發現,幾乎大部分的大腦細胞,都會對疼痛訊號產生反應,很難找到某個專司痛覺的部位。其實這也相當合理,因為人體並不是只需要「感覺到痛」就足夠了,必須要同時產生感官、認知、情緒、動機等等各種反應。

神經科學家最終還是想到了辦法,區分出大腦處理痛覺的感官和情緒中樞。他們先催眠受試者,再給予痛覺刺激,發現他們的大腦跟未受催眠者一樣,大部分的區域都會對痛覺產生反應,主要反映在視丘 VB 核以及觸覺大腦皮層;然而倘若進一步催眠受試者,讓他們覺得愈來愈不舒服(或是感覺逐漸好轉),視丘 MD 核以及前扣帶迴區域,就會出現比較明顯的變化。

比起半個世紀前,我們對於疼痛顯然已經有了長足的了解,然而疼痛研究的大哉問依舊擺在那裡:疼痛是怎樣從電子訊號,轉變成一種情緒上的感覺?神經科學家研究這個帶有些許哲學性的問題,用的仍然是科學方法:把問題切分成許多可處理的小問題,然後抽絲剝繭,一點一滴揭開它的神祕面紗。

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日期: 2017.11.28(二) 主題: 痛的認知 講題: 疼痛的基礎科學研究 地點: 臺大思亮館國際會議廳