“對鼠彈琴”揭示音樂鎮痛之謎

■傅昭儀

聽音樂是最受人們歡迎的活動之一，可以說是許多人生活中必不可少的一部分。音樂除了娛樂功能之外，在增進人類身心健康方面有著獨特的作用，它可以通過生理和心理兩個方面的途徑達到治療的效果。心理上，它可以促進放松，減輕焦慮、抑郁、緊張等情緒；生理上，它還可以減輕疼痛，緩解身體不適及治療引起的相關癥狀。

早在20 世紀60 年代，有研究者在《科學》雜志發表了一篇題為“聲音鎮痛”的學術報告。該報告描述了在5000 次牙科手術中，音樂或噪音可以直接促進放松并抑制疼痛的作用。這個研究也成為了現代音樂治療的開端。

此后，更多的臨床研究證實了音樂確有鎮痛效果，包括牙科和醫療手術、分娩以及癌癥引起的急性和慢性疼痛，它甚至還可以緩解讓許多醫生束手無策的難治性疼痛。因此，音樂在醫學上一直被用作一種輔助的治療手段。

音樂為何有如此強大的功能？這一大腦過程究竟是如何實現的？一般人認為，一段悅耳動聽的旋律讓人聽到后可以分散注意力，減少焦慮，從而減輕疼痛。但也有人認為，通過聲音來緩解疼痛不能純粹歸因于壓力減輕和注意力分散，更主要的還是因為音樂能夠引起諸如呼吸、血壓、心跳以及血流加速等一系列生理變化，同時刺激分泌內啡肽，才能達到放松身心和緩解疼痛的效果。

這些說法雖然聽起來很有道理，但醫生和科學家們尚沒有找到確切的底層神經學機制證據。也就是說，至今仍沒有人清楚音樂的鎮痛作用究竟是如何發生的。

中國科學家揭示音樂鎮痛之謎

7 月8 日，由中國科學技術大學第一附屬醫院張智教授、安徽醫科大學陶文娟教授和美國國立衛生研究院（NIH）劉元淵教授領銜的團隊在《科學》雜志上發表了一篇研究論文，確定了聲音能夠減輕小鼠疼痛的神經機制——聲音通過皮質丘腦回路誘導鎮痛，為開發更安全的疼痛療法提供了依據。

研究員們發現，聲音之所以能鎮痛，取決于它相對于環境聲的低信噪比（SNR）。具體來說，不管環境聲是多少分貝，治療用的聲音（不管是什么類型的聲音）只要比環境聲高出5 分貝，就有鎮痛的效果。如果治療聲音比環境聲高出10 分貝、15 分貝或20 分貝等聲強差，則沒有鎮痛的效果。更重要的是，他們還發現了聲音鎮痛的神經通路。

德國海德堡大學Rohini Kuner 等在《科學》同期配發的評論性文章中表示，“這個研究為聲音鎮痛開辟了新方向”。

“對鼠彈琴”的實驗

之前，已經有科學家通過人腦成像研究將大腦中的特定區域與音樂誘導的鎮痛作用聯系了起來，但那些研究仍只是證明了相關性。此次科學家們想要借助動物研究，更充分地探索和操縱神經回路，以此來識別所涉及的神經基礎。于是，他們選擇了用小鼠來做實驗。

首先，研究人員通過給小鼠后爪注射完全弗氏佐劑（CFA），讓小鼠的后爪產生炎癥性疼痛。隨后將爪子發炎的小鼠分別暴露于令人愉快的古典音樂（CS）、同一首曲子重新編曲后令人不快的音樂（DS）、白噪聲（WN）3 種聲音中。實驗設置背景環境音為45 分貝。

實驗結果令人驚訝，研究人員發現，當這3 種聲音都以高于環境音5 分貝（即50 分貝）播放時，都可以提高小鼠對后爪疼痛的忍耐閾值，且3 組小鼠對疼痛的忍耐閾值沒有差異。另外，如果連續3 天讓小鼠聽20 分鐘50 分貝的聲音，這種鎮痛效果甚至可以持續兩天。

而當這3 種聲音以高于環境音10 分貝、15 分貝或20分貝等強度播放時，卻不能幫助小鼠有效抑制疼痛。

也就是說，對于緩解小鼠疼痛發揮作用的是聲音的強度，而不是聲音的類別或感知到的愉悅程度。

為了證實這個答案，研究人員又測試了不同環境聲的條件下小鼠對聲音的反應。實驗結果顯示，如果環境聲是57分貝，那么62 分貝的音樂對小鼠有鎮痛效果，其他分貝則沒有；如果環境聲是35 分貝，那么40 分貝的音樂對小鼠有鎮痛效果。

科學家們又懷疑，不同形式疼痛會不會得出不一樣的結果。于是他們又在實驗中觀察了小鼠在熱痛、神經性疼痛中對上述聲音的反應，結果并沒有改變。

實驗結果進一步證明：比環境聲高5 分貝的聲音有鎮痛效果。

實驗的最后，研究人員還研究了聲音對小鼠焦慮樣行為和壓力應激反應的影響，結果是沒影響。這就說明，聲音鎮痛可能不是通過調節情緒和壓力帶來的。

確定神經通路

為了探索這種5 分貝低聲強差聲音減輕疼痛效應背后的大腦回路，研究團隊使用腺相關病毒（AAV）結合熒光蛋白來追蹤大腦區域之間的聯系，實時監測清醒小鼠不同大腦區域的神經細胞活動。

研究人員發現，5 分貝的低聲強差聲音能阻斷聽覺皮層的谷氨酸神經元（ACxGlu）向后側丘腦核（PO）和腹后內側核（VP）釋放谷氨酸，抑制下游神經通路激活。在沒有聲音的情況下，通過光遺傳技術或化學遺傳技術抑制這一丘腦通路，能夠模擬低強度聲音對疼痛的減輕效果，而激活這一通路則恢復了對疼痛的敏感性。

最終，科學家們確定了從聽覺皮層到丘腦的路線，該聽覺皮層接收和處理有關聲音的信息，丘腦充當來自身體的感覺信號（包括疼痛）的中繼站。

總的來說，該研究發現了影響聲音發揮緩解疼痛作用的因素是聲音的強度，同時也確定了聲音鎮痛的神經生物學基礎是：聲音降低了大腦聽覺皮層投射到丘腦的神經元的活動。

雖然在人身上觀察到的類似由音樂誘發疼痛緩解的機制可能比在小鼠身上的要更為復雜，但這些發現或可激發未來疼痛管理干預措施的發展。