痛みは不快かもしれませんが、ほとんどの場合、痛みは生命を救う重要な役割を果たします。短期間の痛みは、私たちを危害から守る警告信号として機能します。熱い鍋に触れたり、つま先をぶつけたり、頭をぶつけたりすると、神経系が即座に「おお！」という声を出します。これにより、さらなるダメージが発生する前に撤退するよう促します。痛みは消え、体は回復し、次に何をしてはいけないかを思い出します。
しかし、慢性痛の場合は全く別の話になります。この状態では怪我が治っても警報は鳴り止まない。米国の約 5,000 万人にとって、痛みは目に見えない恒常的なものとなり、それが何年も、場合によっては数十年も続くことがあります。ペンシルバニア大学の神経科学者、J・ニコラス・ベトリー氏は、「それは単に治らない傷害ではなく、過敏になって過剰に活動している脳の入力であり、その入力を鎮める方法を決定することがより良い治療法につながる可能性がある」と説明する。
調査結果は、 自然研究者らが書いているように、「脳には痛みの信号を伝えるニューロンの活動を低下させる回路がある」ため、軽減が可能である可能性があることを示唆している。
脳の痛みを追跡する
ピッツバーグ大学のテイラー研究室と協力して、Betley のチームは、カルシウム イメージングを使用して、短期および長期の両方の痛みの動物モデルにおけるニューロン活動をリアルタイムで視覚化しました。彼らは、Y1R ニューロンが単に急激な痛みに反応するだけではないことを観察しました。代わりに、痛みが長引く間も安定して発火し続け、これは「強直性活動」として知られる現象です。
Betley氏はこれを、車を駐車した後もエンジンが動き続けていることに例えています。身体の回復が完了したように見えても、痛みの信号はバックグラウンドで鳴り続けます。この継続的な神経活動により、一部の人が怪我や手術後も長期間にわたって痛みを感じ続ける理由が説明される可能性があります。
この研究は、2015年にペンシルベニア大学に入社した後にベトリー氏が行った予期せぬ観察に端を発しており、「空腹は慢性的な痛みを軽減するようだ」というものだった。
「私自身の経験から、本当にお腹が空いているときは、食べ物を得るためにほとんど何でもするだろうと感じました」と彼は言います。 「慢性的に長引く痛みに関しては、アドビルよりも空腹の方が痛みを軽減する効果があるようです。」
この洞察はさらなる調査を促しました。元大学院生のニッサン・ゴールドスタイン氏は、喉の渇きや恐怖など、生存に不可欠な他の状態も長期にわたる痛みを抑制できることを発見した。研究チームは、スクリップスのケネディ研究室と共同で、当面の生存が優先される場合、脳の腕傍核が感覚入力をフィルタリングして痛みを静めることができることを示した。
「このことから、脳には痛みよりも緊急の生存ニーズを優先する仕組みが組み込まれているはずであることがわかりました。そして私たちは、その切り替えを担うニューロンを見つけたいと考えたのです」とゴールドスタイン氏は言う。
そのスイッチの重要な部分は、脳が競合するニーズをうまく処理するのを助けるシグナル伝達分子である神経ペプチド Y (NPY) です。空腹や恐怖が優先されると、NPY は腕傍核の Y1 受容体に作用して、進行中の痛みのシグナルを弱めます。
「脳にオーバーライドスイッチが組み込まれているようなものです」とゴールドスタイン氏は説明する。 「飢えている場合、または捕食者に直面している場合、長引く痛みに圧倒されるわけにはいきません。これらの他の脅威によって活性化されたニューロンはNPYを放出し、NPYは痛みの信号を静めるので、他の生存ニーズが優先されます。」
散乱した信号
研究者らはまた、IPBNにおけるY1Rニューロンの分子的および解剖学的同一性を特徴付けた。彼らは、Y1Rニューロンが2つのきちんとした解剖学的または分子集団を形成していないことを発見しました。代わりに、これらのニューロンは他の多くの細胞型に分散していました。
「駐車場で車を見ているようなものです」とベトリー氏は言う。 「私たちはすべての Y1R ニューロンが一緒に駐車されている黄色い車のクラスターであると予想していましたが、ここでは Y1R ニューロンは赤い車、青い車、緑の車に分配された黄色のペイントのようなものです。正確にはわかりません。 なぜしかし、このモザイク分布により、脳は複数の回路にわたるさまざまな種類の痛みを伴う入力を弱めることができるのではないかと考えています。」
痛みの治療の探求
この発見でベトリー氏を興奮させているのは、「医薬品開発者や臨床医が長い間欠けていたものである、慢性疼痛のバイオマーカーとしてY1神経活動を使用する」可能性をさらに探究していることだ、と彼は言う。
「現時点では、患者は整形外科医や神経内科医に行くかもしれないが、明らかな損傷はない。しかし、彼らはまだ痛みを感じている」と彼は言う。 「私たちが示しているのは、問題は損傷部位の神経ではなく、脳回路自体にある可能性があるということです。これらのニューロンを標的にすることができれば、まったく新しい治療の道が開かれます。」
この研究はまた、実験室での空腹や恐怖と同じように、運動、瞑想、認知行動療法などの行動介入が、これらの脳回路の活性化に影響を与える可能性があることを示唆しています。
「私たちは、この回線が柔軟であり、ダイヤルアップまたはダイヤルダウンできることを示しました」と彼は言います。 「だから、未来はそうではない ただ 錠剤のデザインについて。それはまた、行動、トレーニング、ライフスタイルがこれらのニューロンが痛みをコード化する方法をどのように変えることができるかを問うことでもある。」
J ニコラス・ベトリーは、ペンシルベニア大学芸術科学部生物学科の准教授です。
Nitsan Goldstein 氏は、この研究期間中、ペンシルベニア州アーツ & サイエンスの Betley 研究室の大学院生でした。彼は現在、マサチューセッツ工科大学で博士研究員を務めています。
他の著者には、Michelle Awh、Lavinia Boccia、Jamie RE Carty、Ella Cho、Morgan Kindel、Kayla A. Kruger、Emily Lo、Erin L. Marble、Nicholas K. Smith、Rachael E. Villari、および Penn Arts & Sciences の Albert TM Yeung が含まれます。ペンシルバニア大学ペレルマン医科大学のニクラス・ブランク氏とクリストフ・A・タイス氏。カールトン大学のメリッサ・J・チー氏とヤスミナ・ドゥミアティ氏。フロリダ大学医学部のラジェシュ・カンナ氏。スクリップス研究所のアン・ケネディ氏とアマデウス・メイス氏。ピッツバーグ大学のヘザー・N・アレン、タイラー・S・ネルソン、ブラッドリー・K・テイラー。
この研究は、クリンゲンシュタイン財団、ペンシルバニア大学芸術科学部、国立衛生研究所（助成金 F31DK131870、1P01DK119130、1R01DK133399、1R01DK124801、1R01NS134976、F32NS128392、 K00NS124190、F32DK135401、T32DK731442、R61NS126026、R01NS120663、R01NS134976-02、R00MH117264、1DP1DK140021-01)、国立科学財団大学院研究フェローシップ プログラム、ブラヴァトニク ファミリー Foundation Fellowship、American Neuromuscular Foundation Development Grant、American Heart Association (25POST1362884)、Swiss National Science Foundation (206668)、Canadian Institutes of Health Research Project Grant (PJT-175156)、Simons Foundation、McKnight Foundation Scholar Award、Pew Biomedical Scholar Awardを受賞。
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#科学者が慢性的な痛みをオフにする脳回路を発見
2025-10-10 10:18:00