临床上,疼痛患者常出现焦虑症状,长此以往,则会滋生疼痛与焦虑共病（CASP）的症状。因其发病原因复杂且机制不清,是临床治疗的难点。近年来,中枢神经系统炎症被认为是神经系统疾病发生的重要基础。小胶质细胞是大脑驻地免疫细胞,虽然越来越多的研究表明,中枢神经系统小胶质细胞的异常活化对脑疾病的发生发展至关重要,但小胶质细胞在神经炎症和CASP发生中的作用及机制仍不完全明确。最近的研究表明,小胶质细胞激活是介导大脑炎性反应的主要驱动因素之一,因此,研究CASP发生过程中小胶质细胞的活化模式及其对神经元活性的影响具有重要意义。未定带脑区（zona incerta,ZI）与疼痛信息的加工密切相关。过去的研究表明,脊髓丘脑束与ZI存在功能连接,并参与认知、情绪障碍和疼痛的调控。此外,ZI脑区主要包含抑制性的GABA能神经元,可对参与伤害性信息处理的丘脑后核神经元发挥有效的前馈和强直抑制。因此,ZI可能是介导疼痛与焦虑共病的关键桥梁。然而,疼痛环境下,ZI中GABAergic神经元活性是否发生改变,其变化与ZI小胶质细胞活性相应机制有何关系?二者如何相互作用调控疼痛伴焦虑样行为的发生?尚未可知,将是本论文研究的重点。本研究通过小鼠左后爪注射致炎物质完全弗氏佐剂（CFA）,建立急性炎性痛伴焦虑样行为的动物模型,综合运用动物行为学、离体脑片电生理、动物行为学化学遗传学操纵、实时荧光定量PCR、药理学和小胶质细胞三维形态重构等技术,探究腹侧ZI（ZIv）的小胶质细胞（ZIvMicroglia）和ZIv的GABA能神经元（ZIvGABA）的在急性疼痛状态下活性变化规律,以及ZIvMicroglia调控ZIvGABA活性的不良适应性改变在急性性疼痛伴焦虑样行为发生过程中的作用。本研究中,我们利用动物行为学方法（高架十字迷宫测试和旷场测试）检测发现左侧足底CFA 1天（CFA-1D）后的小鼠表现出显著的焦虑样行为,在CFA注射后7天（CFA-7D）焦虑样行为消失;利用脑片电生理方法在GAD-tdTOM转基因小鼠上可视化的记录了ZIvGABA能神经元的兴奋性和突触传递活动。研究发现,与对照小鼠相比,CFA-1D的小鼠ZIvGABA能神经元的活性和微小的兴奋性突触后电流的频率均显著降低;而在CFA-7D小鼠的ZIvGABA能神经元活性和微小的兴奋性突触后电流的频率没有显著变化;利用化学遗传方法激活ZIvGABA能神经元显著缓解CFA-1D小鼠的疼痛和焦虑样行为,而化学遗传抑制ZIvGABA能神经元则能诱导痛敏和焦虑样行为。此外,我们发现CFA-1D小鼠ZIvMicroglia显著激活:qPCR检测发现ZIv中的炎性因子如白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子（TNFα）的显著增加,免疫荧光检测发现小胶质细胞吞噬能力标记物MHC-Ⅱ和CD68表达显著上调,并伴随对神经元兴奋性突触后成分PSD95吞噬的显著增加;在ZIv脑区局部注射小胶质细胞抑制剂米诺环素后,CFA-1D小鼠中ZIvGABA能神经元活性的降低被逆转,其焦虑样行为和疼痛得到缓解。综上,运用建立小鼠的急性炎性疼痛伴焦虑样行为的动物疾病模型,结合脑片电生理、药理学、化学遗传学、小胶质细胞三维形态重构等技术等方法,本研究证实了急性炎性痛环境下ZIvMicroglia的活性变化规律及其ZIvGABA活性的调控机制,揭示了小胶质细胞过度活化（释放炎症因子升高,吞噬能力增强）进而改变神经元兴奋性介导急性痛伴焦虑样行为发生的神经机制。本研究为炎症环境（炎性痛）下小胶质细胞对话神经元的工作模式提供了理论基础:即ZIvMicroglia过度活化驱动了 ZIvGABA的不良适应性,从而促进了疼痛与焦虑共病的发生。因此,我们的研究为理解中枢神经系统的炎症过程如何促使疼痛与焦虑共病的发生提供了细胞水平的机制基础。