心理所揭示多模態疼痛整合對疼痛感知的增強作用及其機制

生活中總有這樣的“倒霉時刻”——膝蓋撞到桌角的同時，打翻的熱咖啡灑了一腿，這種“雙重打擊”僅僅是兩次疼痛的簡單疊加？還是大腦會“變本加厲”，讓我們感覺更糟？

疼痛絕非簡單的物理刺激反應，它是一種高度主觀的體驗。我們通常認為，疼痛強度主要取決于傷害性刺激本身。然而，當大腦同時接收來自不同類型的疼痛信號時，情況會變得復雜。大腦如何整合這些紛至沓來的傷害性信息？這種整合是否會改變我們最終感受到的痛苦程度？認知因素（例如感知線索）是否會左右這個過程？

針對這些問題，中國科學院心理研究所孔亞卓研究組招募了127名健康被試，采用常見的熱刺激、壓力和電刺激來模擬現實生活中的多重疼痛場景，開展了一系列可重復的行為實驗。實驗對被試施加單模態疼痛刺激或者同時的雙模態疼痛刺激，并引入了感知線索提示（圖1A），記錄其在不同條件下的疼痛強度評分，并通過功能磁共振成像技術收集腦影像數據。

實驗結果提示了一個關鍵現象：當感知線索提示個體關注整體疼痛感受時，接受同時的雙模態疼痛刺激（熱/電和壓力刺激）時的疼痛評分顯著高于單一刺激下的評分（圖1B）。然而，在缺乏感知線索提示，或者采用疼痛閾限下的軀體感覺刺激時，這種疼痛增強效應并未出現（圖1B）。上述結果說明，這種整合放大效應高度依賴于自上而下的認知驅動，而非僅僅是刺激強度的物理疊加。

那么，是哪個腦區在主導這場“痛苦的融合”？腦成像數據指向了大腦頂部深處、與高級認知相關的楔前葉。當疼痛整合發生時，楔前葉的活動強度與疼痛評分的整合效應（疼痛評分的升高）顯著正相關（圖1C）。此外，多模態疼痛整合過程中，楔前葉內部活動模式與被試的疼痛感知高度吻合，這表明楔前葉參與將疼痛信息整合成一個整體的、強度更高的疼痛體驗的過程（圖1D）。

圖1 (A)實驗設置；(B)感知線索提示下，綜合疼痛評分顯著高于單獨疼痛評分；(C)楔前葉活動強度與疼痛感知的整合效應顯著正相關；(D)綜合疼痛條件下，楔前葉活動與疼痛感知高度吻合

綜上所述，在感知線索驅動下，多模態疼痛整合顯著增強了個體的整體疼痛感知，并且楔前葉對該過程起到調控作用。這些發現揭示多模態疼痛整合依賴于刺激強度和自上而下的認知驅動。

該研究系統地研究多模態疼痛整合的行為模式，并探索參與多模態疼痛整合過程的關鍵腦區。這些發現提醒我們，來自多種疾病的綜合疼痛感知可能導致混淆，且有忽視更嚴重疾病（例如，伴隨膽結石或心絞痛的肩部疼痛）的風險。這強調了在臨床環境中識別和處理隱匿的疼痛癥狀的必要性，并最終改善患者護理和治療結果。

該研究得到了國家重點研發計劃（2022YFC3601701）和國家自然科學基金（82030121，IS23108）資助。

文章已在線發表于Proceedings of the Royal Society B。心理所碩士研究生張鈺為第一作者，心理所張明副研究員為通訊作者。

論文信息：Zhang Y, Zhi Y, Zhang Y, Li Q, Zhang M, Kong Y. 2025 Pain integration of multimodal noxious stimulation based on the perceptual instruction. Proc. R. Soc. B 292: 20251229. https://doi.org/10.1098/rspb.2025.1229