痛觉作为我们的基本感觉,可以使我们感知伤害性刺激并保护我们免受伤害,因而在我们的生活中发挥着不可或缺的作用。国际疼痛研究学会认为疼痛是一种与实际或潜在的组织损伤相关的感觉、情感、认知和社会维度的痛苦体验。这一定义为科学和医护人员理解并治疗急性与慢性疼痛提供了一个强大的理论基础,我们需要从“生物-心理-社会”的角度来理解疼痛的本质。在过去的几十年里,我们对疼痛神经机制的科学理解得到了快速的提高,然而对疼痛加工的基本机制的了解还有很大的不足。神经影像技术如脑电图(electroencephalography,EEG),脑磁图(magnetoencephalography,MEG),功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,f MRI)及正电子发射断层扫描(positron emission tomography,PET)比较一致地发现初级躯体感觉皮层(primary somatosensory cortex,S1)在加工非疼痛刺激时被激活。但是,对于S1是否也参与对疼痛信息的处理却长期存在着争议。人类的脑成像研究并没有一致地观察到疼痛相关的S1激活。一项研究发现,与在丘脑、脑岛皮层、扣带回皮层中一致地发现疼痛相关的激活相比,仅仅有75%的功能影像学研究发现疼痛刺激诱发了S1的激活。另外,大量研究采用了非疼痛特异的疼痛刺激例如机械刺激、电刺激等,这些刺激不仅激活了痛觉相关的Aδ与C纤维,而且同时激活了触觉相关的Aβ纤维,所以,这些研究的结果受到了混淆,S1的激活很可能是由非痛觉刺激诱发的。S1是否参与疼痛加工的结果不一致也可能是其它的一些原因导致的。首先,有证据显示S1的激活受到注意、过去经验等认知因素的高度调节。第二,S1具有精确的躯体定位结构,当在被试间平均数据时,S1的小范围的激活很可能由于解剖的差异性而不能显示出来。最后,一些采用EEG、MEG技术的研究在对头皮上的信号进行脑区定位时,采用了不同的源定位方法,这也可能是导致不一致的S1检测结果的原因。另外,在那些发现S1被疼痛刺激所激活的研究中,发现的S1的激活多数位于刺激的对侧。刺激同侧的S1是否也能被疼痛刺激所激活并没有被研究明确的证实。有研究发现,哺乳类动物(例如猫、猴子)S1的手部对应区域的神经元具有双侧的接受域。这意味着,手部的躯体感觉信息可以在双侧的S1进行表征。此外,那些单侧大脑皮层损伤或手术切除的被试保留了对呈现在剩余半球同侧的疼痛刺激的感知能力,对这些被试进行定量的心理物理分析发现它们感知并评估疼痛刺激强度的能力几乎没有受到损坏。这些研究暗示着疼痛刺激可以在双侧的S1进行加工。在疼痛研究中使用动物模型是十分必要的,动物疼痛模型对理解疼痛的基本机制,鉴定新的镇痛靶点,引导与跟进人类被试的研究以及发展治疗慢性疼痛的镇痛药发挥着不可替代的作用。为了解决以上两个问题,我们进行了以下两个实验。研究一采用了大鼠脑核团微量注射并记录脑皮层电图(Electrocorticography,ECo G)的方法对S1是否参与对疼痛信息的处理进行了研究。通过手术植入ECo G记录电极并在左侧S1的前肢代表区(S1FL)埋入预置管,然后在大鼠清醒状态下向S1FL内注射γ-氨基丁酸受体(GABAA)激动剂蝇蕈醇(muscimol),进而抑制S1FL的活动,紧接着对大鼠的右前爪进行激光刺激,观察大鼠激光诱发脑响应(Laser evoked potentials,LEPS)的变化。为了与muscimol注射后的影响相对照,在同一只大鼠的S1FL脑区也进行了生理盐水(saline)的注射。结果表明,S1FL脑区的抑制会降低C纤维LEPS(C-LEPS)中N1成分的波幅。研究证实,刺激对侧的S1参与了对疼痛刺激的加工。研究二同样采用了大鼠脑核团微量注射并记录ECo G信号的方法对刺激同侧的S1是否也能参与对疼痛刺激的加工进行了验证。通过手术植入ECo G记录电极并在左侧S1FL与左侧初级视觉皮层(primary visual cortex,V1)埋入预置管,然后按顺序在大鼠清醒状态下向S1FL与V1分别注射muscimol与saline,接着对大鼠的左右前爪进行激光刺激,观察大鼠LEPs的变化。结果显示,在S1FL脑区抑制后,左右前爪的C-LEPS中N1成分的波幅均会降低。脑电地形图显示,当左侧S1FL被抑制后,对左前爪刺激时,刺激同侧的S1区域的响应也会明显的降低。这表明,疼痛刺激可以同时诱发左右两侧S1的激活,双侧的S1均参与了对痛觉刺激的加工。这两项研究为以上两个问题的解决提供了强有力的证据,有助于我们深入理解这种基本感觉背后的中枢机制,为以后更高层次的研究提供理论支持。