点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:声音何以“疗伤”?科学家首次建立声音镇痛的小鼠模型
首页> 光明科普云> 科普资讯 > 正文

声音何以“疗伤”?科学家首次建立声音镇痛的小鼠模型

来源:中国青年报2022-07-18 09:32

  科学咖啡馆破译声音“疗伤”的密码

  科学家首次建立声音镇痛的小鼠模型

  声音何以“疗伤”?年轻的科研人员创新思路,建立小鼠模型寻找答案。

  日前,中国科学技术大学生命科学与医学部张智教授课题组、美国国立卫生研究院刘元渊教授课题组及安徽医科大学陶文娟副教授课题组合作,在国际学术期刊《科学》发表论文,揭示了声音镇痛的关键因素及神经机制。

  早在1960年,《科学》杂志就发表过论文,发现在牙科手术过程中,音乐能调控病人的情绪。

  半个多世纪以来,科学家都是以人类为研究对象,陆续发现各种类型音乐可有效缓解疼痛,这些声音包括风吹树林、海浪声,甚至是手术电钻噪音。研究者认为,是声音的某些特质或是环境因素,发挥了缓解疼痛的作用。

  “现有研究证实,脑区可能参与到音乐诱发的镇痛效应。但一直以来,声音可以减轻疼痛的关键因素,以及声音如何影响我们的大脑从而减轻疼痛的神经机制,尚不清楚。”本文所述论文第一作者、中国科大生命科学与医学部特任副研究员周文杰博士说。

  该研究历时3年多完成,经历了一番紧张而艰难的攻关,离不开课题组年轻人的付出和努力。课题组25人,大部分是博士研究生或博士刚毕业的年轻人。

  这次研究的思路源于2019年的一次“闲聊”。周文杰长期研究疼痛和情绪相互调控机制,当时,他和一位研究听觉系统的同事讨论问题,脑中突然闪过一个想法——能否在调控疼痛的研究中引入音乐元素。

  课题组摸索了小半年,请教询问国内外听觉专家,确定了建立声音镇痛的小鼠模型这一方向和目标。

  之后,课题组进行大量尝试和探索,每天泡在实验室里,和仪器、设备打交道,查看相关文献。他们往往是早8点半之前到,晚上10点以后才离开。

  研究人员首先给爪子发炎的小鼠播放3种不同类型的声音,分别是舒缓的音乐、不协调的音符及白噪音。结果显示,这3种声音在低强度——大约是耳语水平——播放时,都能有效缓解小鼠的疼痛,而在高强度播放时,则无明显的镇痛效果。

  有研究假说认为,声音的镇痛效果可能与治疗环境密切相关。因此,研究人员又将小鼠放置在不同强度背景声音的环境中,结果发现,高出环境噪音约5分贝的声音能够有效缓解小鼠的疼痛。经过4个月努力,研究人员将声音的强度与环境因素有机结合,建立了声音镇痛的小鼠模型。

  “我们低声耳语和大声争吵时,给人带来的体验是完全不同的,在嘈杂环境中不得不提高音量来交流。因此我们开创性地提出了播放声音强度和环境各种噪音之间的强度差异,对缓解疼痛至关重要。”周文杰说。

  那么,声音发挥镇痛作用的神经机制又是什么?

  听皮层是声音处理的最高级大脑中枢,会对听到的声音进行精细分析。研究人员利用病毒作为神经示踪剂,对小鼠的听皮层输出进行全脑追踪,发现了听皮层神经元大量投射到躯体感觉丘脑,并发现低强度的声音能够抑制这种投射。

  “结果表明,低强度的声音通过抑制听皮层到躯体感觉丘脑的神经投射,进而起到缓解疼痛的作用。”周文杰说。

  周文杰的导师张智教授要求课题组要“眼见为实”,用多种方法进行实验结果验证。为此,课题组又想出实时监测小鼠脑袋里神经元在听声时活动变化的验证方法。

  为了直观“看到”神经元在听声音时的变化机制,课题组建立了在体电生理记录,并摸索和建立了深部钙成像技术体系。通俗地说,就是让小鼠在自由活动的环境中听音乐,通过仪器,实时观察小鼠脑内神经元在听声音时更细节性的放电活动和变化。

  与此同时,课题组不断变换可能出现的实验条件,探究声音的频率、播放时间、强度等影响因素在声音镇痛中的作用。

  周文杰回忆,研究论文修改截止日期和爱人预产期在同一周,此时,课题还需要补充大量的实验,处在紧要关头,他牺牲了大量陪伴家人的时间。

  文章发表时,《科学》杂志给出高度评价:“通过创建一个研究机制基础的模型,为音乐/声音引发镇痛或者缓解疼痛的深入研究开辟了新的方向”。

  “目前在国内,使用声音或音乐用于治疗疼痛的应用尚未广泛推广。”周文杰说,未来,计划找到新的突破点,研究声音旋律的差异对声音镇痛神经机制的影响,也希望加快成果的临床应用转化。

  中青报·中青网记者 王海涵 王磊 来源:中国青年报

[ 责编:张蕃 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 彭丽媛会见德国伯乐中文合唱团师生代表

  • 明前茶飘香

独家策划

推荐阅读
见证大国底气从“核”来
2024-03-29 14:15
人工智能可以取代人力勾绘农作物地块,快速完成耕地识别,工作效率相比人工作业提升数十倍。在他看来,我国在星上智能处理和地面遥感AI大模型技术上同步发力,推进人工智能遥感技术发展,太空中的卫星将变得越来越“聪明”。
2024-03-29 09:36
3月27日发表于《自然》的一项分析预测,融化的冰盖正在减缓地球的自转速度,以至于下一个闰秒将被推迟3年。论文作者之一、美国斯克里普斯海洋研究所地球物理学家Duncan Agnew说:“融冰足以使海平面上升,以至于我们可以看到地球自转速度受到了影响。
2024-03-29 09:33
胡新立表示,研究团队将进一步探讨生理性乳酸水平变化对机体代谢的意义,以及恶病质中骨骼肌萎缩与乳酸的直接关系。
2024-03-29 09:31
近日,日本小林制药保健品事件持续发酵。小林制药此前表示,该公司的红曲原料中可能含有导致消费者出现肾功能不良状态的非预期成分。小林制药出产的红曲原料除用于自家生产保健品外,还出售给其他公司,用于酿酒及食品制造等。
2024-03-29 09:22
朱雀三号可重复使用垂直起降回收验证火箭在酒泉卫星发射中心圆满完成试验任务。2023年12月,蓝箭航天朱雀二号遥三液氧甲烷运载火箭在酒泉发射中心圆满完成发射任务,将三颗商业卫星顺利送入预定轨道。
2024-03-29 09:30
记者28日从南京大学获悉,由该校物理学院杜灵杰教授领衔的国际团队利用极端条件下的偏振光散射技术,在砷化镓量子阱中对分数量子霍尔效应的集体激发进行了测量,在世界上首次观察到引力子激发,即引力子在凝聚态物质中的新奇准粒子。
2024-03-29 08:38
世界卫生组织27日发布新闻公报说,已启用“冠状病毒网络”(CoViNet),以促进和协调全球的专业知识和能力,及早准确地检测、监测和评估新冠病毒、中东呼吸综合征冠状病毒和其他可能新出现的冠状病毒。
2024-03-29 08:38
万兆元年,谁来领航?是更智慧AI,是更领先的Advance,是刷新极限的速度,还是升级多维的体验?中国移动5G-A商用发布会,重新定义数智新时代,邀您共同见证!3月28日15:00-16:00
2024-03-28 12:36
作为中国大科学装置之一,高能同步辐射光源是由中国科学院、北京市共建的怀柔科学城大科学装置集群的核心装置。
2024-03-28 09:54
2022年8月15日,国际天文学联合会小天体命名工作组发布公告,将国际永久编号为192353号的小行星命名为“王大中星”。围绕大学的根本任务是育才造士这一核心要义,王大中归纳并紧抓建设一流大学的三大要素:大师、大楼和大学精神。
2024-03-28 09:34
坎潘特强调,最新观测表明,精确的星震学技术可用于探测表面温度低至4200℃(比太阳表面低约1000℃)的矮星,为天体物理观测开辟了一个新领域。这一最新结果表明,星震学技术有望详细表征这些恒星及其宜居行星的细节,而精确确定附近冷矮星的年龄对于阐释系外行星上发现的生物特征可能至关重要。
2024-03-28 09:33
记者从自然资源部3月27日召开的例行新闻发布会上获悉:今年是极地考察40周年,自然资源部将开展一系列活动纪念这一重要时间节点。7月北极黄河站建站20周年时,在黄河站举办招待会、研讨会等相关活动,中国第四十一次南极考察期间将在长城站、中山站举行招待会、研讨会等相关活动,“雪龙”号、“雪龙2”号船停靠外港时举行公众开放日活动。
2024-03-28 09:32
联合国教科文组织执行局27日批准18处地质公园列入世界地质公园网络名录,其中包括中国的6个地质公园,分别是长白山世界地质公园、恩施大峡谷-腾龙洞世界地质公园、临夏世界地质公园、龙岩世界地质公园、武功山世界地质公园、兴义世界地质公园。
2024-03-28 09:31
据介绍,除了服务于中国探月工程四期,后续鹊桥二号中继星还可为国内外月球探测提供中继通信支持。
2024-03-28 09:25
涂白防虫、修剪树枝、引水灌溉……每当春天到来,在祖国西北边陲新疆托里县老风口,生态造林工作就紧锣密鼓地开始了。
2024-03-27 10:22
今年我国纪念“世界水日”“中国水周”的活动主题为“精打细算用好水资源,从严从细管好水资源”。
2024-03-27 10:21
在齐齐哈尔市甘南县宝山乡巨宏村,村民苑忠国正在准备春耕,多年来通过参与县里的培训,春耕物资的采购对他来说已是轻车熟路。
2024-03-27 10:20
在开展调查监测,评估新污染物环境风险状况方面,《行动方案》提出建立化学物质环境信息调查制度、建立新污染物环境调查监测制度、建立化学物质环境风险评估制度、动态发布重点管控新污染物清单等具体措施。
2024-03-27 10:18
一群“麦哲伦”式的实验物理学家正在高能物理的版图上开疆拓土。而玻色子的发现,正在指向新的“盛宴”。
2024-03-27 10:16
加载更多