慢性疼痛病人不但长期被难以忍受的持续性疼痛所折磨,还往往伴随着认知功能损伤和情绪障碍。音乐干预在临床上常被用作缓解疼痛和焦虑的辅助疗法,但其治疗效果不一,内在机制更是不甚明了。前额叶皮层在慢性痛和情绪的加工过程中均发挥了重要的作用,但其在慢性疼痛导致焦虑情绪障碍中的作用尚不清楚。在本研究中,我们使用坐骨神经选择性损伤(Spared nerve injury,SNI)在大鼠上建立神经病理性疼痛模型,研究音乐环境对神经病理性疼痛及伴随的焦虑行为的影响作用及其内在机制。SNI手术后第8周,大鼠在高架十字迷宫和旷场中都表现出显著的焦虑行为。在高架十字迷宫中,SNI大鼠进入开放臂的次数和时间的百分比都发生了显著下降(p<0.001)。在旷场测试中,SNI大鼠(n=15)的运动能力(总运动距离)未发生明显变化,进入中央区域的次数下降到假手术(Sham)组(n=13)的45%左右。而接受6周音乐处理(莫扎特K448双钢琴奏鸣曲和贝多芬fur Elise钢琴曲,65dB,12小时/天,暗周期播放)的SNI大鼠在旷场和高架十字迷宫中的行为表现均与sham组大鼠无显著差异,未表现出焦虑行为。白噪声处理则未表现出任何抗焦虑作用。以上结果表明音乐处理有效防止了由神经病理性疼痛导致的焦虑行为增加。同时我们还发现音乐环境的抗焦虑作用在音乐停止后仍然可以维持至少1周;2周音乐处理可以达到和6周音乐处理相同的抗焦虑效果。为了探索音乐抗焦虑作用的内在机制,我们用western blot方法检测了相关脑区五羟色胺转运体(SERT)表达量的变化情况。结果表明SNI大鼠前额叶皮层SERT表达量与sham组相比显著上升,而接受音乐处理的SNI大鼠与sham组相比未发生显著变化,说明音乐处理可以有效抑制由慢性疼痛导致的前额叶皮层SERT表达量的增加。给SNI大鼠注射SERT选择性抑制剂西酞普兰(Citalopram,10mg/kg,腹腔注射)15天可以有效逆转焦虑行为,进一步证明了五羟色胺系统在慢性疼痛导致的焦虑障碍中发挥了重要作用。在体局部场电位(LFP)记录结果表明,在焦虑测试中,SNI大鼠内侧前额叶(mPFC)θ振荡能量的增加,以及mPFC和vHPC之间θ振荡的相位相关性均显著高于sham组,而接受音乐处理的SNI大鼠与sham组相比未发生显著变化,说明音乐处理有效抑制了由慢性疼痛导致的内侧前额叶和腹侧海马θ频段LFP的异常活动。以上结果表明音乐环境可能是通过抑制慢性疼痛导致的前额叶皮层的SERT表达上升,以及抑制内侧前额叶皮层和腹侧海马θ段LFP的异常活动来实现其抗焦虑作用的。综上所述,本研究发现了音乐环境对神经病理性疼痛导致的大鼠焦虑行为具有显著的抑制作用,前额叶皮层在这一抗焦虑作用中发挥了关键性作用。研究结果为音乐干预治疗慢性痛所伴随的焦虑情绪障碍提供了有力证据,并有助于帮助理解音乐抗焦虑作用的内在机制。