心理所研究发现中介遗传和心理调节疼痛敏感性的多模态共变脑模式

　　疼痛是一种不愉快的主观体验，对疼痛感知的敏感性存在较大的个体间差异。深入理解疼痛敏感性个体差异的产生机制对于解释慢性疼痛的易感性并进行个性化疼痛管理具有重要意义。已有研究提示疼痛敏感性的个体差异可能受到基因-脑和心理状态/特质-脑之间复杂的相互作用所影响。然而，由于这些因素之间的相互作用具有复杂多样性，缺乏一个可以整合大脑、基因和心理因素的模型来解释疼痛敏感性的个体差异。

　　鉴于此，中国科学院心理健康重点实验室涂毅恒研究组招募了450名健康被试（包括160名男性和290名女性），通过冷压痛测试测量个体的疼痛敏感性水平（包括疼痛阈限和耐受阈限），同时收集了结构、静息态功能磁共振影像、遗传数据和心理量表评分(包括疼痛灾难化、疼痛恐惧和疼痛焦虑)，以研究多模态大脑共变模式、遗传表型和心理因素如何影响疼痛敏感性的个体差异。

　　研究采用多模态融合算法（mCCA-jICA）提取出14对多模态（脑结构和脑功能）共变模式（IC），结果发现两种疼痛敏感性指标分别与两对ICs相关。其中，疼痛阈限与IC1显著相关，该模式主要涉及的脑区与自我意识、疼痛的感觉辨别和认知评估成分有关（图1A）；而疼痛耐受阈限与IC2相关，该模式不仅涉及疼痛的感觉辨别成分，还涉及疼痛信息加工的动机-情感成分和注意加工（图1B）。在这些大脑模式下具有较大权重的个体表现有更高的疼痛敏感性。

　　通过筛选与冷痛相关的基因，研究发现携带位于脂肪酸酰胺水解酶(FAAH)基因中的SNP rs4141964不同表型的个体间的疼痛阈限及IC1权重值有显著差异。中介分析结果显示，多模态共变脑模式IC1中介了SNP rs4141964对疼痛阈限的影响（图1C）。在心理因素中，结果发现只有疼痛灾难化评分既与疼痛耐受阈限呈显著负相关，又与IC2的权重值呈显著正相关。中介分析显示，多模态共变脑模式IC2可中介疼痛灾难化与疼痛耐受性之间的关系（图1D）。这些结果说明，疼痛阈值可能更容易受到基因型等稳定生理因素的影响，而疼痛耐受性可能更容易受到心理变量所影响。

图1. IC1 (A)和IC2 (B)的脑图以及两者分别在SNP rs4141964与疼痛阈限（C）和疼痛灾难化与疼痛耐受阈限（D）关系中的中介作用

　　综上所述，研究者提出了一个整合大脑、基因和心理因素的模型来解释疼痛敏感性的个体差异（图2），该模型强调了多模态大脑共变模式在基因/心理因素和疼痛敏感性之间关联中的关键作用，加深了人们对大脑、基因和心理因素之间复杂的相互作用对个体间疼痛敏感性差异贡献的理解。

图2. 大脑-基因-心理相互作用解释个体间疼痛敏感性机制的模型

　　该研究受到科技创新-2030青年科学家项目(2022ZD0206400)、国家自然科学基金(32200901、32171078和32322035)、中国博士后科学基金(2022M723363)和中国科学院心理研究所科学基金(E0CX52、E2CX4015、E2CX6815CX)的支持。论文第一作者为心理所博士后张会娟，通讯作者为涂毅恒研究员。研究成果已在线发表于Pain。

　　论文信息：

　　Zhang, H., Zhao, L., Lu, X., Peng, W., Zhang, L., Zhang, Z., Hu, L., Cao, J., & Tu, Y. (2023). Multimodal covarying brain patterns mediate genetic and psychological contributions to individual differences in pain sensitivity. Pain. https://doi.org/10.1097/j.pain.0000000000003103