“對鼠彈琴”揭示音樂鎮(zhèn)痛之謎

■傅昭儀

聽音樂是最受人們歡迎的活動之一，可以說是許多人生活中必不可少的一部分。音樂除了娛樂功能之外，在增進(jìn)人類身心健康方面有著獨特的作用，它可以通過生理和心理兩個方面的途徑達(dá)到治療的效果。心理上，它可以促進(jìn)放松，減輕焦慮、抑郁、緊張等情緒；生理上，它還可以減輕疼痛，緩解身體不適及治療引起的相關(guān)癥狀。

早在20 世紀(jì)60 年代，有研究者在《科學(xué)》雜志發(fā)表了一篇題為“聲音鎮(zhèn)痛”的學(xué)術(shù)報告。該報告描述了在5000 次牙科手術(shù)中，音樂或噪音可以直接促進(jìn)放松并抑制疼痛的作用。這個研究也成為了現(xiàn)代音樂治療的開端。

此后，更多的臨床研究證實了音樂確有鎮(zhèn)痛效果，包括牙科和醫(yī)療手術(shù)、分娩以及癌癥引起的急性和慢性疼痛，它甚至還可以緩解讓許多醫(yī)生束手無策的難治性疼痛。因此，音樂在醫(yī)學(xué)上一直被用作一種輔助的治療手段。

音樂為何有如此強大的功能？這一大腦過程究竟是如何實現(xiàn)的？一般人認(rèn)為，一段悅耳動聽的旋律讓人聽到后可以分散注意力，減少焦慮，從而減輕疼痛。但也有人認(rèn)為，通過聲音來緩解疼痛不能純粹歸因于壓力減輕和注意力分散，更主要的還是因為音樂能夠引起諸如呼吸、血壓、心跳以及血流加速等一系列生理變化，同時刺激分泌內(nèi)啡肽，才能達(dá)到放松身心和緩解疼痛的效果。

這些說法雖然聽起來很有道理，但醫(yī)生和科學(xué)家們尚沒有找到確切的底層神經(jīng)學(xué)機制證據(jù)。也就是說，至今仍沒有人清楚音樂的鎮(zhèn)痛作用究竟是如何發(fā)生的。

中國科學(xué)家揭示音樂鎮(zhèn)痛之謎

7 月8 日，由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)第一附屬醫(yī)院張智教授、安徽醫(yī)科大學(xué)陶文娟教授和美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）劉元淵教授領(lǐng)銜的團隊在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇研究論文，確定了聲音能夠減輕小鼠疼痛的神經(jīng)機制——聲音通過皮質(zhì)丘腦回路誘導(dǎo)鎮(zhèn)痛，為開發(fā)更安全的疼痛療法提供了依據(jù)。

研究員們發(fā)現(xiàn)，聲音之所以能鎮(zhèn)痛，取決于它相對于環(huán)境聲的低信噪比（SNR）。具體來說，不管環(huán)境聲是多少分貝，治療用的聲音（不管是什么類型的聲音）只要比環(huán)境聲高出5 分貝，就有鎮(zhèn)痛的效果。如果治療聲音比環(huán)境聲高出10 分貝、15 分貝或20 分貝等聲強差，則沒有鎮(zhèn)痛的效果。更重要的是，他們還發(fā)現(xiàn)了聲音鎮(zhèn)痛的神經(jīng)通路。

德國海德堡大學(xué)Rohini Kuner 等在《科學(xué)》同期配發(fā)的評論性文章中表示，“這個研究為聲音鎮(zhèn)痛開辟了新方向”。

“對鼠彈琴”的實驗

之前，已經(jīng)有科學(xué)家通過人腦成像研究將大腦中的特定區(qū)域與音樂誘導(dǎo)的鎮(zhèn)痛作用聯(lián)系了起來，但那些研究仍只是證明了相關(guān)性。此次科學(xué)家們想要借助動物研究，更充分地探索和操縱神經(jīng)回路，以此來識別所涉及的神經(jīng)基礎(chǔ)。于是，他們選擇了用小鼠來做實驗。

首先，研究人員通過給小鼠后爪注射完全弗氏佐劑（CFA），讓小鼠的后爪產(chǎn)生炎癥性疼痛。隨后將爪子發(fā)炎的小鼠分別暴露于令人愉快的古典音樂（CS）、同一首曲子重新編曲后令人不快的音樂（DS）、白噪聲（WN）3 種聲音中。實驗設(shè)置背景環(huán)境音為45 分貝。

實驗結(jié)果令人驚訝，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這3 種聲音都以高于環(huán)境音5 分貝（即50 分貝）播放時，都可以提高小鼠對后爪疼痛的忍耐閾值，且3 組小鼠對疼痛的忍耐閾值沒有差異。另外，如果連續(xù)3 天讓小鼠聽20 分鐘50 分貝的聲音，這種鎮(zhèn)痛效果甚至可以持續(xù)兩天。

而當(dāng)這3 種聲音以高于環(huán)境音10 分貝、15 分貝或20分貝等強度播放時，卻不能幫助小鼠有效抑制疼痛。

也就是說，對于緩解小鼠疼痛發(fā)揮作用的是聲音的強度，而不是聲音的類別或感知到的愉悅程度。

為了證實這個答案，研究人員又測試了不同環(huán)境聲的條件下小鼠對聲音的反應(yīng)。實驗結(jié)果顯示，如果環(huán)境聲是57分貝，那么62 分貝的音樂對小鼠有鎮(zhèn)痛效果，其他分貝則沒有；如果環(huán)境聲是35 分貝，那么40 分貝的音樂對小鼠有鎮(zhèn)痛效果。

科學(xué)家們又懷疑，不同形式疼痛會不會得出不一樣的結(jié)果。于是他們又在實驗中觀察了小鼠在熱痛、神經(jīng)性疼痛中對上述聲音的反應(yīng)，結(jié)果并沒有改變。

實驗結(jié)果進(jìn)一步證明：比環(huán)境聲高5 分貝的聲音有鎮(zhèn)痛效果。

實驗的最后，研究人員還研究了聲音對小鼠焦慮樣行為和壓力應(yīng)激反應(yīng)的影響，結(jié)果是沒影響。這就說明，聲音鎮(zhèn)痛可能不是通過調(diào)節(jié)情緒和壓力帶來的。

確定神經(jīng)通路

為了探索這種5 分貝低聲強差聲音減輕疼痛效應(yīng)背后的大腦回路，研究團隊使用腺相關(guān)病毒（AAV）結(jié)合熒光蛋白來追蹤大腦區(qū)域之間的聯(lián)系，實時監(jiān)測清醒小鼠不同大腦區(qū)域的神經(jīng)細(xì)胞活動。

研究人員發(fā)現(xiàn)，5 分貝的低聲強差聲音能阻斷聽覺皮層的谷氨酸神經(jīng)元（ACxGlu）向后側(cè)丘腦核（PO）和腹后內(nèi)側(cè)核（VP）釋放谷氨酸，抑制下游神經(jīng)通路激活。在沒有聲音的情況下，通過光遺傳技術(shù)或化學(xué)遺傳技術(shù)抑制這一丘腦通路，能夠模擬低強度聲音對疼痛的減輕效果，而激活這一通路則恢復(fù)了對疼痛的敏感性。

最終，科學(xué)家們確定了從聽覺皮層到丘腦的路線，該聽覺皮層接收和處理有關(guān)聲音的信息，丘腦充當(dāng)來自身體的感覺信號（包括疼痛）的中繼站。

總的來說，該研究發(fā)現(xiàn)了影響聲音發(fā)揮緩解疼痛作用的因素是聲音的強度，同時也確定了聲音鎮(zhèn)痛的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)是：聲音降低了大腦聽覺皮層投射到丘腦的神經(jīng)元的活動。

雖然在人身上觀察到的類似由音樂誘發(fā)疼痛緩解的機制可能比在小鼠身上的要更為復(fù)雜，但這些發(fā)現(xiàn)或可激發(fā)未來疼痛管理干預(yù)措施的發(fā)展。