心理所研究系統綜述疼痛神經標志物的發展與挑戰

疼痛——尤其是持續三個月以上的慢性疼痛——給患者家庭和整個社會都造成了巨大的健康和經濟負擔。在理論探究和臨床應用的雙重需求驅動下，識別疼痛的神經生物標志物長期以來一直是疼痛研究的核心主題之一。開發有效的疼痛神經標志物不僅有助于揭示疼痛的神經基礎，而且有助于鎖定疼痛治療靶點并開發疼痛治療方案，以改善慢性疼痛患者的健康狀況。

近期，中國科學院心理健康重點實驗室胡理研究組系統總結了基于神經影像的急性和慢性疼痛生物標志物的最新研究進展，提出了開發疼痛神經標志物在理論和臨床實踐性上面臨的挑戰，展望了該領域未來的發展方向。

神經生物標志物是反映“生理過程、病理過程或對某種暴露或干預（包括治療干預）的響應”的神經特征。作者基于研究組的前期研究成果，針對急性痛提出了一種新的神經標志物分類方法，將其分為被試內疼痛感知、被試間疼痛敏感性和被試間疼痛辨別力三類理論上不同的神經標志物。被試內疼痛感知刻畫了同一個體在不同狀態下的疼痛知覺變化，被試間疼痛敏感性代表了不同個體對單一疼痛刺激的感受性個體差異，而被試間疼痛分辨力則表征了不同個體對多個疼痛刺激的區分能力個體差異。針對慢性痛，文章結合FDA-NIH生物標志物工作組對生物標志物的分類，將慢性痛神經標志物分為了評估性（assessment）和預測性（prospective）標志物。前者用于慢性痛的診斷以及慢性痛程度的監測，后者則用于預測急性痛發展成慢性痛的風險，慢性痛自發痊愈或惡化的概率，以及藥物/干預對慢性痛的治療效果。按照這一疼痛神經標志物分類框架，該文章全面總結了利用腦電和磁共振成像等神經影像技術開發的急性痛和慢性痛神經標志物，并從敏感性、特異性和泛化性三個方面評價了相應神經標志物的特性（圖1），為疼痛科研和臨床工作者提供了重要參考。

圖1. 疼痛神經標志物的分類

通過總結評估現有的疼痛神經標志物，作者提出了該研究領域在理論和臨床上面臨的重要挑戰。理論上的挑戰主要包括疼痛的多維度特性、慢性痛的高異質性，以及明確疼痛神經標志物和疼痛之間的因果關系等；臨床實踐的挑戰主要包括現有疼痛神經標志物臨床應用稀少，多數神經標志物的敏感性、特異性和泛化性較差，以及神經影像技術成本較高等。針對這些問題，文章提出了多項可能的解決思路，例如：（1）針對疼痛不同維度開發相應的神經標志物；（2）發掘針對不同慢性痛類型的神經標志物；（3）通過跨物種研究檢驗神經標志物與疼痛之間的因果關系；（4）開展更多慢性疼痛神經標志物的研究；（5）結合多種生理心理特征開發復合型疼痛標志物；（6）充分利用大型神經影像學數據集和更先進的機器學習模型。

圖2. 開發疼痛神經標志物的挑戰和可能的解決方案

盡管目前疼痛神經標志物的研究面臨理論和臨床上的挑戰，但充分利用多模態神經影像技術和機器學習算法，未來將出現越來越精確和可靠的疼痛神經標志物。這些進展不僅能夠加深我們對大腦如何處理疼痛的理解，而且可能減輕患者的痛苦并改善他們的健康狀況。

該研究獲得了國家重點研發計劃（2023YFC2508702）、國家自然科學基金項目（32071061，32171077），北京市自然科學基金項目（JQ22018）和中國科學院青年創新促進會的資助。

相關成果已在線發表于Cell Reports Medicine。心理所博士畢業生張立波和心理所在讀博士生陳鈺昕為論文共同第一作者，心理所呂雪靖副研究員和胡理研究員為論文共同通訊作者。

論文信息：

Zhang, L. B. #, Chen, Y. X. #, Li, Z. J., Geng, X. Y., Zhao, X. Y., Zhang, F. R., Bi, Y. Z., Lu, X. J.* & Hu, L.* (2024). Advances and challenges in neuroimaging-based pain biomarkers. Cell Reports Medicine, https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2024.101784