疼痛治疗的革命：用5dB的声音镇痛？

01

研究“音乐镇痛”的新思路

“治疗痛苦的灵丹——那就是音乐。”古罗马诗人荷马曾如此写道。事实上，“音乐能够疗愈身心痛苦”这一观点已广受认同，相关研究也数见不鲜。上世纪60年代，就有医生发现，拔牙时播放音乐能够有效减轻疼痛[1]。

19世纪中叶，音乐治疗正式作为一门独立而完善的学科诞生。美国音乐治疗协会将音乐治疗定义为音乐治疗师使用音乐手段完成个性化治疗的过程。布鲁西亚（Brussia）指出，这一过程是系统的，会产生生理、人际、心理等多个层面的作用[2]。那音乐到底如何发挥疗愈作用，在治疗期间，我们的大脑里又发生了什么？

插图：50 штук

迄今为止，大多研究都止步于音乐与大脑活动的相关上，并不能对具体机制做出回答。一个原因是研究技术和实验对象的限制。在动物身上，我们可以充分地探索和操纵神经环路来识别该过程所涉及的神经机制[3]。但对人脑而言，现有的成像技术仅能表明大脑的某些区域与音乐引起的镇痛有关。

另一个很重要的原因是音乐本身的复杂性。一首乐曲涉及旋律、节奏、和声、复调、速度、力度、调式、曲式、配器等多种因素。但我们对音乐的感知往往是直觉式的，无法将心灵的波动与音乐的物理性质一一对应。我们难以言明，在乐声响起的那一刻，听者如何与其中的悲喜共鸣。然而，既往研究忽略了一点，音乐除了旋律，还有一个非常重要的部分，那就是——声音本身。

从声音这一角度切入，中国科学技术大学张智教授团队、安徽医科大学陶文娟教授团队以及美国国立卫生研究院刘元渊研究员团队展开合作，于2022年7月7日在Science杂志上发表了题为Sound induces analgesia through corticothalamic circuits的研究论文[4]。该研究解释了声音本身如何发挥镇痛作用，为音乐治疗的研究及应用提供了新思路。

论文题目：

Sound induces analgesia through corticothalamic circuits

DOI：

https://doi.org/10.1126/science.abn4663

02

声音镇痛机制

研究团队以小鼠为模式动物，诱导其后爪产生炎症反应（炎症性疼痛），在不同声音条件下对其进行Von Frey测试*。

研究团队首先给小鼠听三种不同类型的声音：悦耳的古典音乐（consonant sound）、同一古典音乐重排的不悦音乐（dissonant sound）、白噪声（white noise）。结果显示，不论哪种类型，当以略高出环境背景噪音的强度播放时（背景噪声约45分贝，播放音量为50分贝），均能有效降低小鼠的疼痛敏感性。

接下来，研究团队分别用von Frey测试和哈格里夫斯试验（Hargreaves test）*探究白噪音的不同声音强度对疼痛敏感性的影响。当信噪比（signal to noise ratio, SNR）为5分贝时，小鼠疼痛敏感性显著降低；而当播放声音比背景噪音高出15分贝及以上，则不能缓解其疼痛敏感性。

“我们很惊讶，诱导镇痛的是声音的强度，而不是声音的类别或感知的愉悦程度。”刘元渊研究员说道。

为了探究这一机制背后的神经结构基础，研究团队用腺相关病毒（AAV）结合荧光蛋白追踪大脑各区域之间的联系。研究发现，一条从听觉皮层（ACxGlu）到丘脑后核（PO）和腹后核（VP）的通路参与了低强度声音诱导镇痛这一过程。其中，丘脑是包括疼痛在内的各种身体感觉信号的中继站，参与到感觉信号中转及痛觉形成过程。

研究发现，在没有声音刺激的情况下，使用化学遗传学和光遗传学的方法选择性抑制该通路，可以模拟低强度声音镇痛的效果；相反，激活该通路，则镇痛效果解除。也就是说，低强度声音通过降低大脑听觉皮层投射到丘脑的神经元的活动，从而发挥镇痛作用。

*Von Frey测试：对给定区域（通常是后爪的足底表面）施加点状刺激，并记录引起退缩反射的刺激强度。

*哈格里夫斯试验：将测试板放在受测体下进行热刺激，用于评估大鼠和小鼠等啮齿动物的热痛感。

ACxGlu→PO 和ACxGlu→VP的神经环路模式图[3]

特别值得关注的是，让小鼠反复暴露在高于环境噪音5分贝的声音3天，每天20分钟，镇痛效果在刺激停止后至少持续了2天。这一方面说明低信噪比声音并非通过转移注意力发挥镇痛效果，另一方面提示我们低信噪比声音镇痛或许具有长期效果。

03

如何理解和应用“5分贝声音”镇痛？

那么生物为何会存在“通过环境中的窸窣声诱导镇痛”的机制？有观点认为，这种机制或源于演化。环境噪音的小幅增加暗示着危险临近，动物听到到这种“窸窣声”时，需要能够及时做出先天防御行为。有研究表明，这些行为是由听觉皮层的投射驱动的。从演化的角度来看，小噪音驱动防御行为并伴随着疼痛抑制，有利于动物的生存[5]。而人类是否具有该机制，尚有待进一步研究。

美国国家牙科和颅面研究所（NIDCR）主任雷纳（Rena）评论道，“我们需要更有效的方法来应对急性和慢性疼痛。首先要更好地了解调节疼痛的基本神经过程。”这项研究揭示了小鼠体内介导声音减轻疼痛的环路机制，最终可以为疼痛治疗的新方案提供思路[3]。

现阶段的疼痛管理主要依赖于药物，包括非麻醉性镇痛药（如阿司匹林、布洛芬、对乙酰氨基酚、萘普生、吲哚美辛、酮咯酸）和阿片类镇痛药（如，可待因、吗啡、羟考酮、氢吗啡酮、美沙酮、哌替啶、芬太尼、曲马多）。这些药物短期止痛效果良好，但对于许多慢性疼痛患者疗效不佳。一方面，部分镇痛药有一定程度的副作用，甚至有成瘾的隐患；更重要的是，长期用药过程中，患者会对镇痛药物产生适应，不得不加大剂量或换药。同时，还有一部分疼痛患者对药物不敏感。因而，人们需要有其他非药物的方法替代或补充药物治疗，以达到更好的疼痛管理效果。

插图：Eat This, Not That!

非药物的疼痛管理方案涵盖多个领域。其中脊髓电刺激术（SCS）和经皮电神经刺激（TENS）通过抑制神经信号发挥镇痛作用，但适用范围局限，且有效性尚缺乏深入研究。推拿、放松训练、针灸、膳食补充剂、催眠、音乐疗法等也被应用于缓解疼痛，这些方案副作用小，并且对患者的生活质量有一定改善。不过，这些方案的机制还不明确，难以保证疗效，往往只作为药物疗法的补充。

若该研究结果适用于人类，则可以此开发出更安全的阿片类药物替代品，成为一项新的疼痛管理手段，并融入到其他药物或非药物疗法之中。同时，这一结果也提示音乐治疗师在实践过程可以将音量纳入考量。或许未来有一天，我们仅需要适当地播放音乐，就能有效减轻慢性疼痛患者的痛苦。

但这也仅仅是研究的第一步，音乐治疗以及疼痛管理方案还有怎样的新可能，还需更深入的理论支撑及临床实践才能揭晓。

参考文献

[1]Gardner, W. J., Licklider, J. C., & Weisz, A. Z. (1960). Suppression of pain by sound. Science, 132(3418), 32-33. https://doi.org/10.1126/science.132.3418.32

[2]Bruscia, K. E. (1998). Defining music therapy. Barcelona Pub.

[3]Researchers discover how sound reduces pain in mice. (2022, July 7). EurekAlert!. https://www.eurekalert.org/news-releases/957898

[4]Zhou, W., Ye, C., Wang, H., Mao, Y., Zhang, W., Liu, A., Yang, C., Li, T., Hayashi, L., Zhao, W., Chen, L., Liu, Y., Tao, W., & Zhang, Z. (2022). Sound induces analgesia through corticothalamic circuits. Science, 377(6602), 198-204. https://doi.org/10.1126/science.abn4663

[5]Kuner, R., & Kuner, T. (2022). Sounding out pain. Science, 377(6602), 155-156. https://doi.org/10.1126/science.add0640

作者：陶火 | 封面：senivpetro

编辑：光影 | 排版：Sheryl