疼痛和瘙癢是兩種驅(qū)動不同行為反應的感覺。疼痛引起回避性反應，瘙癢引起搔抓行為。既往關(guān)于疼痛和瘙癢的研究，主要集中于外周和脊髓，兩者的中樞編碼機制有何差異尚不清楚。研究目的：探究疼痛和瘙癢兩種不同的感覺，如何在前額葉進行編碼？兩者的編碼機制有何異同？主要結(jié)果：（1）辣椒素(capsaicin,CAP)引起小鼠的疼痛反應，表現(xiàn)為舔足和縮足等反應。氯喹(chloroquine, CQ)是一種致癢劑，引起小鼠的搔抓行為。超微型顯微鏡鈣成像技術(shù)顯示，CAP 和CQ 均引起前邊緣皮質(zhì) (prelimbic cortex, PL) 神經(jīng)元的反應。但是，疼痛和瘙癢由各自獨立的PL 神經(jīng)元集群 (neural ensembles) 編碼。對兩種刺激均有反應的神經(jīng)元比例很低。（2）研究者結(jié)合FosTRAP 系統(tǒng)以及Fos 染色技術(shù)，深入研究編碼疼痛和瘙癢的不同神經(jīng)元集群。將FosCreERT2(TRAP2) 小鼠與Cre 依賴的Ai9 小鼠雜交得到TRAP2::Ai9 小鼠。TRAP2::Ai9 小鼠第1次注射CAP 可以激活CAP-TRAPed 神經(jīng)元。如果第2 次注射是CAP，CAP-TRAPed 神經(jīng)元被重新激活比例高，表現(xiàn)為tdTomato+/Fos+雙標細胞比例高。如果第2 次注射是CQ，CAP-TRAPed 神經(jīng)元被重新激活比例很低，變現(xiàn)為tdTomato+/Fos+雙標細胞比例很低。進一步證明疼痛和瘙癢信息在PL 腦區(qū)分離處理。（3）對FosTRAP 標記的CAP 和CQ 激活的PL 神經(jīng)元進行腦片膜片鉗記錄，電生理數(shù)據(jù)表明PL 中與疼痛相關(guān)的神經(jīng)元集群具有較高的內(nèi)在興奮性。（4）化學遺傳學抑制PL 腦區(qū)CAP-TRAPed 神經(jīng)元集群，增加CAP 誘發(fā)的舔腳行為。激活這群神經(jīng)元有鎮(zhèn)痛作用。操縱CAP-TRAPed 神經(jīng)元集群，不影響CQ 誘發(fā)的瘙癢反應，也不影響運動。（5）化學遺傳學抑制PL 腦區(qū)CQ-TRAPed 神經(jīng)元集群，降低CQ 誘發(fā)的瘙癢反應。激活這群神經(jīng)元增加CQ 誘發(fā)的瘙癢反應。操縱CQ-TRAPed 神經(jīng)元集群，不影響CAP 誘發(fā)疼痛行為，也不影響運動。研究者也進一步對疼痛和瘙癢的負性情緒進行研究。結(jié)果表明，PL 中編碼疼痛和瘙癢神經(jīng)元集群互相獨立，并且對疼痛和瘙癢信息的處理機制不同。（6）逆行示蹤結(jié)果顯示，CAP-TRAPed 神經(jīng)元上游主要來自基底外側(cè)杏仁核 (basolateral amygdala, BLA)，而CQ-TRAPed 上游主要來自初級軀體感覺皮質(zhì)和丘腦前核。（7）順行示蹤結(jié)果顯示，CAP-TRAPed 神經(jīng)元下游特異性投射到丘腦帶旁核(paratenial thalamic nucleus, PT)或背內(nèi)側(cè)丘腦(mediodorsal thalamus, MD)，CQ-TRAPed 神經(jīng)元下游特異性投射到BLA。CAP-TRAPed 神經(jīng)元和CQ-TRAPed 神經(jīng)元均向下游投射到中腦導水管周圍灰質(zhì)及未定帶。化學遺傳學抑制PL-MD 環(huán)路，增加CAP 誘發(fā)的痛行為，但不影響CQ 作用?；瘜W遺傳學抑制PL-BLA 環(huán)路，抑制CQ 誘發(fā)的瘙癢行為，但不影響CAP 作用。結(jié)論：疼痛和瘙癢由不同的前額葉神經(jīng)元集群編碼，該研究為解析感覺信息的腦機制提供新思路。

（Pan Q, Guo SS, Chen M,et al.Representation and control of pain and itch by distinct prefrontal neural ensembles.Neuron,2023, 111(15):2414-2431.e7.北京大學神經(jīng)科學研究所，劉一璇 譯，劉風雨 校）