疼痛是与实际或潜在的组织损伤有关的不愉快的主观感觉和情绪体验。神经病理性疼痛是由躯体感觉系统的损伤或疾病引起的慢性疼痛,其治疗仍是临床的难题。次级躯体感觉皮层（secondary somatosensory cortex,SII）负责感觉信息的编码处理。临床电生理和影像学实验发现疼痛时SII被激活,但在痛觉调制和神经病理性疼痛中的作用尚不清楚。本研究利用行为学、在体神经元记录、光遗传学、病毒追踪和免疫组织化学等多种方法,旨在研究SII 5/6层谷氨酸能神经元(SIIGlu)在痛觉调制和神经病理性疼痛中的作用及环路机制。免疫组化结果提示,SII 5/6层中主要为谷氨酸能神经元。在体神经元放电记录发现,伤害性刺激可抑制SIIGlu的神经元活性,表明SIIGlu与感觉信息处理有关。使用光遗传学方法特异性调控SIIGlu活性,发现黄光抑制这些神经元可抑制疼痛,而蓝光激活则促进疼痛,但抑制和激活均不诱导条件性位置偏爱（conditioned place preference,CPP）,提示SIIGlu参与内源性痛觉调制,但不参与调控情绪。顺向和逆向追踪实验提示SIIGlu到丘脑腹后外侧核（ventral posterolateral thalamic nucleus,VPL）和丘脑后核（posterior thalamic nucleus,Po）均有密集投射。黄光抑制SIIGlu投射到VPL或Po的神经纤维末梢都能产生镇痛作用,但效应均不如抑制胞体明显,提示SIIGlu到VPL和Po的神经环路共同介导了其痛觉调制作用。神经损伤后,SIIGlu放电显著增加,提示SIIGlu的内源性镇痛作用可能减弱,从而参与神经病理性疼痛的发生。黄光抑制SIIGlu胞体、SIIGlu到VPL或Po的投射末梢均能缓解神经病理性疼痛。CPP实验结果提示,抑制SIIGlu及到VPL或Po的神经环路可减轻神经病理性疼痛相关的负性情绪。综上所述,SIIGlu通过投射到VPL和Po参与痛觉调制,是内源性痛觉调制系统的一部分。神经损伤后,其内源性镇痛作用被削弱,从而参与了神经病理性疼痛的发生。本研究提示,用药物或其他方法特异性调控SIIGlu及其相关的内源性痛觉调制环路可以作为神经病理性疼痛的潜在治疗策略。