对于全球十亿人来说,偏头痛症状可能是毁灭性的:持续数天的剧烈头痛、恶心、视力模糊和疲劳。然而,是什么引发了这些剧烈的头痛——偏头痛——长期以来一直困扰着科学家。

2023年7月4日发表在《科学》杂志上的一项小鼠研究提供了有关触发偏头痛的神经事件的线索。研究表明,当神经元活动停止时,短暂的脑部“黑障”会暂时改变脑脊液的成分。研究人员提出,这种变化的液体通过解剖学上以前未知的通道流向头骨内的神经,激活疼痛和炎症受体,从而引发头痛。

“这项研究改变了我们对头痛起源的看法,”德克萨斯大学达拉斯分校的神经科学家Gregory Dussor表示。“头痛可能只是大脑内发生的不正常情况的一种警告信号。”

“偏头痛实际上具有保护作用。疼痛是保护性的,因为它在告诉人们休息、恢复和睡眠,”研究共同作者、哥本哈根大学的神经科学家Maiken Nedergaard说。

无痛的脑部

大脑本身没有痛觉受体;头痛的感觉来自大脑外部的外围神经系统。但大脑如何触发这些神经引起头痛却一直未明,使得治疗困难。

科学家们利用一种称为先兆偏头痛的小鼠模型进行研究。三分之一的偏头痛患者在头痛前会经历一个称为先兆的阶段,症状包括恶心、呕吐、对光敏感和麻木,持续时间从五分钟到一小时不等。在先兆期间,大脑会经历一次称为皮层扩展性抑制(CSD)的黑障,神经元活动暂时停止。

研究表明,当脑脊液中的分子从大脑排出并激活保护大脑和脊髓的脑膜中的神经时,会发生头痛。

Nedergaard的团队想探讨是否有类似的脑脊液泄漏激活了三叉神经,这条神经贯穿面部和头骨。三叉神经在头骨底部的三叉神经节汇合,这是一个在面部和下颌传递感觉信息到大脑的枢纽,包含疼痛和炎症蛋白质的受体。

神经束

研究人员培育了经历CSD的小鼠,并分析了其脑脊液的运动和成分。在CSD期间,他们发现脑脊液中某些蛋白质的浓度降到了平时的一半以下,而其他蛋白质的水平则增加了一倍以上,包括偏头痛药物的一个目标——传递疼痛的蛋白质CGRP。

研究人员还发现了保护三叉神经节的层中一个以前未知的间隙,使脑脊液涌入这些神经细胞。因此,他们测试了不同蛋白质浓度的脊髓液是否激活了对照小鼠的三叉神经。

在CSD后不久收集的液体增加了三叉神经细胞的活动——这表明头痛可能是由这些激活的细胞发送的疼痛信号引发的。但在CSD 2.5小时后收集的液体则没有相同的效果。

“脑脊液中释放的物质会被降解。因此,这是一个短暂的现象,”Nedergaard说。

“这确实显示了大脑中变化如何影响外围的潜在互动。神经系统的这两个部分之间可以进行交流,我们应该更加关注,”伦敦国王学院的神经科学家Philip Holland表示。

Dussor建议未来的研究应该探讨为什么脑脊液中的蛋白质击中三叉神经节会引发头痛,而不是其他类型的疼痛。“这将引发该领域的一系列有趣问题,并可能成为许多新研究项目的来源。”

本文译自 nature,由 BALI 编辑发布。

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