心理所揭示多模态疼痛整合对疼痛感知的增强作用及其机制

生活中总有这样的“倒霉时刻”——膝盖撞到桌角的同时，打翻的热咖啡洒了一腿，这种“双重打击”仅仅是两次疼痛的简单叠加？还是大脑会“变本加厉”，让我们感觉更糟？

疼痛绝非简单的物理刺激反应，它是一种高度主观的体验。我们通常认为，疼痛强度主要取决于伤害性刺激本身。然而，当大脑同时接收来自不同类型的疼痛信号时，情况会变得复杂。大脑如何整合这些纷至沓来的伤害性信息？这种整合是否会改变我们最终感受到的痛苦程度？认知因素（例如感知线索）是否会左右这个过程？

针对这些问题，中国科学院心理研究所孔亚卓研究组招募了127名健康被试，采用常见的热刺激、压力和电刺激来模拟现实生活中的多重疼痛场景，开展了一系列可重复的行为实验。实验对被试施加单模态疼痛刺激或者同时的双模态疼痛刺激，并引入了感知线索提示（图1A），记录其在不同条件下的疼痛强度评分，并通过功能磁共振成像技术收集脑影像数据。

实验结果提示了一个关键现象：当感知线索提示个体关注整体疼痛感受时，接受同时的双模态疼痛刺激（热/电和压力刺激）时的疼痛评分显著高于单一刺激下的评分（图1B）。然而，在缺乏感知线索提示，或者采用疼痛阈限下的躯体感觉刺激时，这种疼痛增强效应并未出现（图1B）。上述结果说明，这种整合放大效应高度依赖于自上而下的认知驱动，而非仅仅是刺激强度的物理叠加。

那么，是哪个脑区在主导这场“痛苦的融合”？脑成像数据指向了大脑顶部深处、与高级认知相关的楔前叶。当疼痛整合发生时，楔前叶的活动强度与疼痛评分的整合效应（疼痛评分的升高）显著正相关（图1C）。此外，多模态疼痛整合过程中，楔前叶内部活动模式与被试的疼痛感知高度吻合，这表明楔前叶参与将疼痛信息整合成一个整体的、强度更高的疼痛体验的过程（图1D）。

图1 (A)实验设置；(B)感知线索提示下，综合疼痛评分显著高于单独疼痛评分；(C)楔前叶活动强度与疼痛感知的整合效应显著正相关；(D)综合疼痛条件下，楔前叶活动与疼痛感知高度吻合

综上所述，在感知线索驱动下，多模态疼痛整合显著增强了个体的整体疼痛感知，并且楔前叶对该过程起到调控作用。这些发现揭示多模态疼痛整合依赖于刺激强度和自上而下的认知驱动。

该研究系统地研究多模态疼痛整合的行为模式，并探索参与多模态疼痛整合过程的关键脑区。这些发现提醒我们，来自多种疾病的综合疼痛感知可能导致混淆，且有忽视更严重疾病（例如，伴随胆结石或心绞痛的肩部疼痛）的风险。这强调了在临床环境中识别和处理隐匿的疼痛症状的必要性，并最终改善患者护理和治疗结果。

该研究得到了国家重点研发计划（2022YFC3601701）和国家自然科学基金（82030121，IS23108）资助。

文章已在线发表于Proceedings of the Royal Society B。心理所硕士研究生张钰为第一作者，心理所张明副研究员为通讯作者。

论文信息：Zhang Y, Zhi Y, Zhang Y, Li Q, Zhang M, Kong Y. 2025 Pain integration of multimodal noxious stimulation based on the perceptual instruction. Proc. R. Soc. B 292: 20251229. https://doi.org/10.1098/rspb.2025.1229