大鼠間的疼痛共情反應(yīng)及其神經(jīng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ).pdf

1、共情是一種感知他人情緒狀態(tài)的能力,在過去多屬于心理學(xué)研究的范疇,近年來隨著腦影像技術(shù)的發(fā)展,人們開始關(guān)注共情發(fā)生的神經(jīng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及其發(fā)生機制,腦影像研究顯示對某種情緒產(chǎn)生共情反應(yīng)時與自身經(jīng)歷該情緒狀態(tài)所激活的腦區(qū)相同,提示對他人情緒狀態(tài)的共情反應(yīng)與自身對該情緒的反應(yīng)有共同的神經(jīng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。共情反應(yīng)作為一種高級的腦功能活動,在過去一直被認為是人類所特有的情感和認知過程,然而近年來發(fā)現(xiàn)在動物身上也存在共情反應(yīng),不僅在進化上與人類較近的靈長類動物

2、,而且在嚙齒類動物身上也發(fā)現(xiàn)了一些情緒的共情反應(yīng)。在嚙齒類動物共情反應(yīng)的研究中多采用條件性恐懼的方法,且多局限于動物間共情反應(yīng)現(xiàn)象的描述,對其產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及機制卻少有探及。關(guān)于嚙齒類動物疼痛共情反應(yīng)的研究僅有加拿大McGill大學(xué)Mogil實驗室的一項研究,該研究首次證明了同籠或者同胞小鼠之間存在疼痛共情反應(yīng),當同籠飼養(yǎng)的兩只小鼠同時給予傷害性刺激時,兩者的痛相關(guān)的行為學(xué)反應(yīng)均較單獨給予傷害性刺激時增強;如果兩只小鼠給予的傷害性刺激程

3、度不同時,則兩者的傷害性反應(yīng)均受到對方的影響;僅觀測同伴經(jīng)歷傷害性刺激就可以在觀測者引起熱痛敏反應(yīng)。該研究僅對小鼠間共情反應(yīng)的現(xiàn)象進行了研究,但亦未對其產(chǎn)生機理進行過多的探討。在小鼠上存在疼痛的共情反應(yīng),那么在大鼠上是否同樣存在疼痛的共情反應(yīng),其產(chǎn)生的神經(jīng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是什么?在人類上進行共情反應(yīng)的機制研究受到較多的限制,因此建立合適的共情反應(yīng)動物模型,研究動物共情反應(yīng)與人類共情反應(yīng)是否有共同之處,可以推動共情反應(yīng)機制的研究。本研究采取本實驗

4、室研究成熟的beevenom(BV)模型作為疼痛動物模型,旨在研究大鼠間是否存在疼痛共情反應(yīng),建立大鼠疼痛共情反應(yīng)的動物模型,并研究其產(chǎn)生的神經(jīng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),為疼痛共情反應(yīng)的機制研究奠定基礎(chǔ),為其他情緒的共情反應(yīng)提供研究模式,最終揭示共情反應(yīng)的發(fā)生機制。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　第一部分:大鼠疼痛共情反應(yīng)動物模型的建立。
　　同籠或不同籠飼養(yǎng)的大鼠進行配對實驗,一只大鼠后足底注射BV作為示教者,另取一只同籠或不同籠大鼠

5、作為觀測者,觀測大鼠與示教大鼠共處30min后給予觀測大鼠后足底注射BV,觀察觀測大鼠自發(fā)性縮足反射。結(jié)果顯示:1.同籠大鼠配對實驗中,與示教大鼠共處30min后,觀測大鼠自發(fā)性縮足反射較正常對照大鼠單獨注射BV明顯增強,不同籠大鼠配對實驗中,與示教大鼠共處30min后,觀測大鼠自發(fā)性縮足反射與正常大鼠單獨注射BV無明顯差異;2.無論觀測大鼠為同籠大鼠還是不同籠大鼠,示教大鼠后足底注射BV后前30min自發(fā)性縮足反射均與正常大鼠單獨注射

6、BV無明顯差異;3.將示教大鼠與觀測大鼠后足底注射BV引起的自發(fā)性縮足反射前30min進行配對比較,與示教大鼠相比,同籠觀測大鼠自發(fā)性縮足反射均增強,不同籠觀測大鼠則有增強也有減弱。4.觀測大鼠與示教大鼠共處30min后,同籠觀測大鼠出現(xiàn)機械性痛閾值的降低,而不同籠觀測大鼠和正常對照大鼠機械性痛閾值無明顯變化,熱刺激縮足反應(yīng)潛伏期均無明顯變化。同籠觀測大鼠與示教大鼠共處后出現(xiàn)對傷害性刺激反應(yīng)增加,與不同籠觀測大鼠與示教大鼠共處后對傷害性

7、刺激反應(yīng)不變,說明同籠大鼠間存在疼痛的共情反應(yīng)。
　　第二部分:大鼠疼痛共情反應(yīng)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研究
　　由于同籠大鼠間存在疼痛共情反應(yīng),所以采用同籠大鼠進行配對研究疼痛共情反應(yīng)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。c-Fos是原癌基因c-fos表達的蛋白產(chǎn)物,在正常狀況下很少表達,在神經(jīng)系統(tǒng)激活時表達上升,因此本實驗采用c-Fos免疫組織化學(xué)染色研究疼痛共情反應(yīng)激活的腦區(qū)結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示:1.同籠大鼠進行配對實驗,觀測大鼠與示教大鼠共處30min后

8、灌流取材,進行全腦和脊髓腰髓節(jié)段免疫組織化學(xué)染色。正常大鼠全腦均有散在的c-Fos表達,與示教大鼠共處后,觀測大鼠出現(xiàn)c-Fos表達上調(diào)的腦區(qū)有:AI,mPFC,聽覺皮層,杏仁核,海馬,外嗅區(qū)皮質(zhì),內(nèi)嗅區(qū)皮質(zhì),眶額皮質(zhì),外側(cè)隔核腹側(cè)部,運動皮層,PAG,梨狀皮質(zhì),腦橋核,嗅周皮質(zhì),壓部后無顆粒細胞皮質(zhì),壓部后顆粒皮質(zhì),軀體感覺皮層,視覺皮層,腹側(cè)蒼白球,顳葉聯(lián)絡(luò)皮質(zhì),室旁核;其中mPFC和AI的激活與人類疼痛共情反應(yīng)的研究結(jié)果一致,說明

9、大鼠與人類疼痛共情反應(yīng)可能存在共同的神經(jīng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ);而視覺、嗅覺、聽覺、海馬和內(nèi)嗅區(qū)及嗅周皮質(zhì)等區(qū)域的激活,則可能是疼痛共情反應(yīng)發(fā)生的同時,觀測大鼠通過各種感官功能對示教大鼠的自發(fā)性縮足反射形成了學(xué)習(xí)記憶,獲取關(guān)于傷害性刺激的信息,各激活腦區(qū)在疼痛共情反應(yīng)中的作用需要進一步研究。2.與正常對照大鼠單獨注射BV相比,觀測大鼠后足底注射BV1h后,同側(cè)脊髓背角c-Fos陽性細胞數(shù)上升。
　　第三部分:腦區(qū)損毀驗證mPFC在疼痛共情反應(yīng)中

10、的作用
　　第二部分免疫組織化學(xué)染色證明mPFC,內(nèi)嗅區(qū),海馬,眶額皮質(zhì),杏仁核在大鼠疼痛共情反應(yīng)發(fā)生中被激活,這些腦區(qū)間有廣泛的纖維聯(lián)系,共同構(gòu)成了前額葉-邊緣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),為驗證該網(wǎng)絡(luò)是否介導(dǎo)大鼠的疼痛共情反應(yīng),采用化學(xué)損毀的方法損毀各個腦區(qū)驗證其在大鼠共情反應(yīng)中的作用。大鼠雙側(cè)mPFC損毀后,手術(shù)大鼠與假手術(shù)大鼠同籠飼養(yǎng)10天后進行配對實驗,觀測大鼠自發(fā)性縮足反射的增強消失,損毀雙側(cè)內(nèi)嗅區(qū)和杏仁核對大鼠自發(fā)性縮足反射的增強無明顯

11、作用。本實驗室前期結(jié)果證明單純損毀雙側(cè)mPFC對大鼠注射BV后的自發(fā)性縮足反射無明顯影響,本實驗中單純損毀雙側(cè)杏仁核或雙側(cè)內(nèi)嗅區(qū)對大鼠注射BV后的自發(fā)性縮足反射也無明顯影響。綜上所述,該網(wǎng)絡(luò)中杏仁核和內(nèi)嗅區(qū)可能接受各種感覺信息并進行處理,最終傳遞至mPFC,由mPFC進行Top-Down的控制,mPFC在大鼠間疼痛共情反應(yīng)中起關(guān)鍵作用
　　結(jié)論:
　　1.同籠飼養(yǎng)的大鼠配對實驗中,觀測大鼠與示教大鼠共處后觀測大鼠對后足底注射