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健康志愿者主观疼痛感觉相关的激光诱发电位研究

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中国疼痛医学杂志 2017年第11期23卷 824-829页

作者：韩舒颜陈日新万有伊鸣北京大学神经科学研究所北京100191 江西中医药大学附属医院南昌330006 教育部/国家卫生计生委神经科学重点实验室北京100191

目的:通过激光诱发电位比较眶额皮质和初级体感皮层两个脑区与主观疼痛感觉的相关程度。方法:利用激光刺激诱发疼痛,令25名受试者用视觉模拟评分评价疼痛,同时用脑电记录激光诱发电位。用安慰剂干预受试者的主观疼痛感知。利用叠加平均... 详细信息

目的:通过激光诱发电位比较眶额皮质和初级体感皮层两个脑区与主观疼痛感觉的相关程度。方法:利用激光刺激诱发疼痛,令25名受试者用视觉模拟评分评价疼痛,同时用脑电记录激光诱发电位。用安慰剂干预受试者的主观疼痛感知。利用叠加平均、精准低分辨率层析成像(exact low resolution brain electromagnetic tomography,e LORETA)分析事件相关电位数据,结合统计方法评价眶额皮层和初级体感皮层内部的源信号变化与视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)变化之间的相关性,比较两个脑区与主观疼痛的相关度。结果:疼痛刺激对侧眶额皮质与主观疼痛的关系更加密切,初级体感皮层与主观疼痛的相关度不及眶额皮质。结论:疼痛刺激部位对侧眶额皮质更可能为编码主观疼痛感觉的大脑区域,而初级体感皮层可能只反映外周伤害性信息的传入。

关键词：激光诱发电位 eLORETA 前额皮质安慰剂

皮层激光诱发电位研究证实:先激活C纤维能够抑制皮层对后来的Aδ传入的反应

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中国疼痛医学杂志 2008年第5期14卷 289-289页

作者：刘瀛瀛单位不详

割破手指时，我们首先会感受到Aδ伤害系统所介导的定位明确的锐痛，然后很快被C伤害系统所产生的灼痛取代。红外激光脉冲能同时激活这两个系统，诱发一个首先是刺痛随后是更弥散、持续更长时间的C感觉的双重感知。但奇怪的是，在皮层... 详细信息

割破手指时，我们首先会感受到Aδ伤害系统所介导的定位明确的锐痛，然后很快被C伤害系统所产生的灼痛取代。红外激光脉冲能同时激活这两个系统，诱发一个首先是刺痛随后是更弥散、持续更长时间的C感觉的双重感知。但奇怪的是，在皮层诱发电位图上很难观察到反映这种双重感知的成分，即只能记录到Aδ成分，而找不到与C成分在潜伏期上一致的反应。

关键词：激光诱发电位皮层诱发反应激活 C纤维激光脉冲系统成分

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痛觉诱发电位的研究进展

生理科学进展 2004年第1期35卷 19-24页

作者：亓颖伟罗非北京大学神经科学研究所北京大学神经生物学系北京100083

痛觉诱发电位的研究在过去的几十年内取得了重要进展 ,出现了许多用于被试的诱发明确疼痛感的刺激技术 ,并与诱发电位方法学联合应用 ,已经成为脑映像学研究中重要的组成部分。本文从刺激技术、痛觉诱发电位成分分析和偶极子源分析等方... 详细信息

痛觉诱发电位的研究在过去的几十年内取得了重要进展 ,出现了许多用于被试的诱发明确疼痛感的刺激技术 ,并与诱发电位方法学联合应用 ,已经成为脑映像学研究中重要的组成部分。本文从刺激技术、痛觉诱发电位成分分析和偶极子源分析等方面出发。

关键词：疼痛痛觉诱发电位刺激技术激光诱发电位偶极子源分析疼痛体验

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双波长红外激光诱发痛觉刺激研究

中国激光 2015年第1期42卷 156-161页

作者：穆志明杨基春董晓曦胡勇金文东李迎新中国医学科学院生物医学工程研究所天津300192

搭建红外波段双波长(1940 nm和980 nm)激光诱发痛觉刺激系统,探索基线温度控制、激光吸收导热涂层、致痛区域控制对痛觉刺激效果的影响。利用热电偶测温模块实时监测基线温度控制及涂抹20%氧合血红蛋白溶液时离体猪皮皮肤表面温度的变化... 详细信息

搭建红外波段双波长(1940 nm和980 nm)激光诱发痛觉刺激系统,探索基线温度控制、激光吸收导热涂层、致痛区域控制对痛觉刺激效果的影响。利用热电偶测温模块实时监测基线温度控制及涂抹20%氧合血红蛋白溶液时离体猪皮皮肤表面温度的变化;利用滤光片实现致痛区域控制。利用1940 nm激光模块实现了40℃基线温度控制,结合980 nm脉冲激光模块完成了联合痛觉刺激实验;皮肤表面涂抹20%氧合血红蛋白溶液时温降时间(110 ms)远低于空白对照(1.2 s)和风冷散热(341 ms),可提升痛觉信号质量;列举了三种不同尺寸滤光片下的温度场分布情况,证明了致痛区域的可控性。双波长红外激光诱发痛觉系统提出的三种技术对痛觉刺激效果有较好的促进作用,证明了这种痛觉刺激模式的可行性和可信性。

关键词：激光光学痛觉激光诱发电位基线温度氧合血红蛋白致痛区域

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激光诱发疼痛的神经电生理特征及其应用

科学通报 2015年第13期60卷 1150-1159页

作者：蔡敏敏郭晓丽唐丹丹胡理西南大学心理学部认知与人格教育部重点实验室重庆400715 第三军医大学大坪医院野战外科研究所重庆400042

疼痛是大脑编码和处理伤害性刺激,避免潜在的或实际的组织损伤的一种保护功能.人体内传导伤害性信息的神经纤维主要有Aδ和C纤维.伤害性信息经过这两类纤维的传导和大脑结构的多重加工,最终产生人体的一次快疼痛和二次慢疼痛.较强烈的... 详细信息

疼痛是大脑编码和处理伤害性刺激,避免潜在的或实际的组织损伤的一种保护功能.人体内传导伤害性信息的神经纤维主要有Aδ和C纤维.伤害性信息经过这两类纤维的传导和大脑结构的多重加工,最终产生人体的一次快疼痛和二次慢疼痛.较强烈的激光辐射热脉冲可选择性激活皮肤浅表层中的伤害性游离神经末梢,诱发脑电(electroencephalography,EEG)活动的变化,即激光诱发电位(laser-evoked potentials,LEPs).至今,研究者共挖掘出Aδ-LEPs的6个稳定成分,即时域上的Aδ-N1,Aδ-N2,Aδ-P2,Aδ-P4波,时频域上神经振荡节律成分alpha频段的事件相关去同步化(event-related desynchronization,α-ERD)和gamma频段的事件相关同步化(event-related synchronization,γ-ERS).与此同时,研究者优化了C-LEPs提取的实验范式和参数,获得了2个稳定成分,即时域上的C-N2,C-P2波.本文详述了LEPs相关的神经电生理特征及其认知功能.LEPs既能帮助我们探究伤害性感觉输入的外周和中枢加工机制,在疼痛临床研究中有重要价值,也能为某些基础研究(如老龄化问题和社会认知等)提供新的手段.

关键词：疼痛脑电激光诱发电位神经振荡信号

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痛觉诱发电位的临床应用

国际神经病学神经外科学杂志 2007年第4期34卷 326-329页

作者：相蕾谢炳玓天津市环湖医院神经内科一病区天津市30060 天津医科大学总医院神经内科天津市300052

痛觉诱发电位是通过激光产生放射性热选择性兴奋Aδ和C伤害性感受器,经脊髓丘脑束上行传导,于大脑皮层记录,能提供传统体感诱发电位所得不到的重要信息,在周围神经病、脊髓和脑干疾病有重要诊断价值。随着痛温觉和触觉在皮层的分区研究... 详细信息

痛觉诱发电位是通过激光产生放射性热选择性兴奋Aδ和C伤害性感受器,经脊髓丘脑束上行传导,于大脑皮层记录,能提供传统体感诱发电位所得不到的重要信息,在周围神经病、脊髓和脑干疾病有重要诊断价值。随着痛温觉和触觉在皮层的分区研究越来越明确,痛觉诱发电位在检测丘脑-皮层水平损伤的应用也将随之发展起来。近年来,在慢性疼痛和偏头痛方面的临床应用研究也取得了一定进展。

关键词：痛觉诱发电位激光诱发电位躯体感觉诱发电位

大鼠初级躯体感觉皮层的抑制对激光诱发脑响应的影响

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大鼠初级躯体感觉皮层的抑制对激光诱发脑响应的影响

作者：武广起西南大学

学位级别：硕士

痛觉作为我们的基本感觉,可以使我们感知伤害性刺激并保护我们免受伤害,因而在我们的生活中发挥着不可或缺的作用。国际疼痛研究学会认为疼痛是一种与实际或潜在的组织损伤相关的感觉、情感、认知和社会维度的痛苦体验。这一定义为科学... 详细信息

痛觉作为我们的基本感觉,可以使我们感知伤害性刺激并保护我们免受伤害,因而在我们的生活中发挥着不可或缺的作用。国际疼痛研究学会认为疼痛是一种与实际或潜在的组织损伤相关的感觉、情感、认知和社会维度的痛苦体验。这一定义为科学和医护人员理解并治疗急性与慢性疼痛提供了一个强大的理论基础,我们需要从“生物-心理-社会”的角度来理解疼痛的本质。在过去的几十年里,我们对疼痛神经机制的科学理解得到了快速的提高,然而对疼痛加工的基本机制的了解还有很大的不足。神经影像技术如脑电图(electroencephalography,EEG),脑磁图(magnetoencephalography,MEG),功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,f MRI)及正电子发射断层扫描(positron emission tomography,PET)比较一致地发现初级躯体感觉皮层(primary somatosensory cortex,S1)在加工非疼痛刺激时被激活。但是,对于S1是否也参与对疼痛信息的处理却长期存在着争议。人类的脑成像研究并没有一致地观察到疼痛相关的S1激活。一项研究发现,与在丘脑、脑岛皮层、扣带回皮层中一致地发现疼痛相关的激活相比,仅仅有75%的功能影像学研究发现疼痛刺激诱发了S1的激活。另外,大量研究采用了非疼痛特异的疼痛刺激例如机械刺激、电刺激等,这些刺激不仅激活了痛觉相关的Aδ与C纤维,而且同时激活了触觉相关的Aβ纤维,所以,这些研究的结果受到了混淆,S1的激活很可能是由非痛觉刺激诱发的。S1是否参与疼痛加工的结果不一致也可能是其它的一些原因导致的。首先,有证据显示S1的激活受到注意、过去经验等认知因素的高度调节。第二,S1具有精确的躯体定位结构,当在被试间平均数据时,S1的小范围的激活很可能由于解剖的差异性而不能显示出来。最后,一些采用EEG、MEG技术的研究在对头皮上的信号进行脑区定位时,采用了不同的源定位方法,这也可能是导致不一致的S1检测结果的原因。另外,在那些发现S1被疼痛刺激所激活的研究中,发现的S1的激活多数位于刺激的对侧。刺激同侧的S1是否也能被疼痛刺激所激活并没有被研究明确的证实。有研究发现,哺乳类动物(例如猫、猴子)S1的手部对应区域的神经元具有双侧的接受域。这意味着,手部的躯体感觉信息可以在双侧的S1进行表征。此外,那些单侧大脑皮层损伤或手术切除的被试保留了对呈现在剩余半球同侧的疼痛刺激的感知能力,对这些被试进行定量的心理物理分析发现它们感知并评估疼痛刺激强度的能力几乎没有受到损坏。这些研究暗示着疼痛刺激可以在双侧的S1进行加工。在疼痛研究中使用动物模型是十分必要的,动物疼痛模型对理解疼痛的基本机制,鉴定新的镇痛靶点,引导与跟进人类被试的研究以及发展治疗慢性疼痛的镇痛药发挥着不可替代的作用。为了解决以上两个问题,我们进行了以下两个实验。研究一采用了大鼠脑核团微量注射并记录脑皮层电图(Electrocorticography,ECo G)的方法对S1是否参与对疼痛信息的处理进行了研究。通过手术植入ECo G记录电极并在左侧S1的前肢代表区(S1FL)埋入预置管,然后在大鼠清醒状态下向S1FL内注射γ-氨基丁酸受体(GABAA)激动剂蝇蕈醇(muscimol),进而抑制S1FL的活动,紧接着对大鼠的右前爪进行激光刺激,观察大鼠激光诱发脑响应(Laser evoked potentials,LEPS)的变化。为了与muscimol注射后的影响相对照,在同一只大鼠的S1FL脑区也进行了生理盐水(saline)的注射。结果表明,S1FL脑区的抑制会降低C纤维LEPS(C-LEPS)中N1成分的波幅。研究证实,刺激对侧的S1参与了对疼痛刺激的加工。研究二同样采用了大鼠脑核团微量注射并记录ECo G信号的方法对刺激同侧的S1是否也能参与对疼痛刺激的加工进行了验证。通过手术植入ECo G记录电极并在左侧S1FL与左侧初级视觉皮层(primary visual cortex,V1)埋入预置管,然后按顺序在大鼠清醒状态下向S1FL与V1分别注射muscimol与saline,接着对大鼠的左右前爪进行激光刺激,观察大鼠LEPs的变化。结果显示,在S1FL脑区抑制后,左右前爪的C-LEPS中N1成分的波幅均会降低。脑电地形图显示,当左侧S1FL被抑制后,对左前爪刺激时,刺激同侧的S1区域的响应也会明显的降低。这表明,疼痛刺激可以同时诱发左右两侧S1的激活,双侧的S1均参与了对痛觉刺激的加工。这两项研究为以上两个问题的解决提供了强有力的证据,有助于我们深入理解这种基本感觉背后的中枢机制,为以后更高层次的研究提供理论支持。

关键词：疼痛激光诱发电位脑皮层电图初级躯体感觉皮层

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人类C-LEPs提取方法及最优参数设置

人类C-LEPs提取方法及最优参数设置

作者：蔡敏敏西南大学

学位级别：硕士

疼痛是一种广泛的人生体验,贯穿人从出生到死亡的整个一生。国际疼痛研究协会认为疼痛是大脑编码和处理伤害性刺激,避免潜在的或实际的组织损伤的一种保护功能。疼痛包含四种成分：伤害性感觉成分（nociceptive component）、感觉辨别... 详细信息

疼痛是一种广泛的人生体验,贯穿人从出生到死亡的整个一生。国际疼痛研究协会认为疼痛是大脑编码和处理伤害性刺激,避免潜在的或实际的组织损伤的一种保护功能。疼痛包含四种成分：伤害性感觉成分（nociceptive component）、感觉辨别成分（sensory-discriminative）、动机-情感成分（motivational-affective component）和认知-行为成分（cognitive-behavioral component）。从疼痛的定义和成分我们可以看出,疼痛涉及生理、社会和心理等多方面的因素,这不仅表明了疼痛的主观性和复杂性,同时也说明疼痛研究具有很强的现实意义。人体内传导伤害性信息的神经纤维主要有Aδ纤维和C纤维。Aδ纤维和C纤维传导伤害性信息的速率不同。相对于C纤维,Aδ纤维的传导速率较快。在施加伤害性刺时,通过Aδ纤维对伤害性信息的传导,人体会产生第一次疼痛感觉,即一种类似于针刺的短暂性和极为局部性的疼痛感觉。伤害性信息在c纤维上的传导,人类会产生二次疼痛,它是较迟的弥散性疼痛,类似烧灼的感觉。激光刺激器可以有效的引发实验性疼痛,已被广泛的应用于疼痛研究。脑电（electroencephalography, EEG）技术的发展也为疼痛研究提供了更好的研究手段。较强烈的激光辐射热脉冲可选择性激活皮肤浅表层中的伤害性游离神经末梢,诱发EEG活动的变化,即激光诱发电位（laser-evoked potentials, LEPs）。伤害性信息通过Aδ纤维的传导而产生的LEPs称为Aδ-LEPs。至今,研究者共挖掘出Aδ-LEPs的六个稳定成分,即时域上的Aδ-N1、Aδ-N2、Aδ-P2、Aδ-P4波,时频域上神经振荡节律成分alpha频段的事件相关去同步化（event-related desynchronization, α-ERD）和gamma频段的事件相关同步化（event-related synchronization,γ-ERS）。实际上,A8-LEPs被认为是评估患者伤害性传导通路功能是否完善的最为有效的诊断工具。Aδ-N1潜伏期约为刺激后160 ms,可能起源于刺激的初级躯体感觉皮层（primary somatosensory cortex, SI）以及对侧盖岛叶皮层（operculoinsular cortex）的电生理活动;负-正复合波Aδ-N2/P2峰值大约出现在刺激后200-350 ms,且在头顶电极（Cz）的波峰幅值最大,可能反映了双侧次级躯体感觉皮层（second somatosensory cortex,SII）、双侧脑岛（insula）以及前部/中部扣带回（anterior mid-cingulate cortex, ACC/MCC）等皮层的电生理活动。刺激手背时,Aδ-P4峰潜伏期约为390-410 ms,头皮和溯源结果表明Aδ-P4波主要产生于对侧SI的电生理活动。伤害性信息通过C纤维的传导而产生的LEPs称为C-LEPs。在过去的三十年间,研究者花费了很大精力来设计精巧的实验以便可靠检测人类的C-LEPs,如用直径非常小的激光束（相对于Aδ纤维,C纤维密度更大）;用止血带法压迫神经阻滞有髓鞘纤维;利用相对于Aδ纤维,C纤维有更低的热阈限,来调整刺激强度等。然而,所有这些方法很复杂,难以实施或需借助于较弱的C纤维传入（如低能量刺激激活较少的传入纤维）,结果得到的C-LEPs信噪比很低。本文明确提出了在A8-LEPs存在的条件下提取C-LEPs的最优刺激参数和实验范式：在一个小的皮肤区域内施加80次以上的多强度刺激。该方法简单可靠且无需选择性阻滞Aδ纤维的活动。通过对激光热刺激诱发的EEG响应实施波峰校准（peak alignment）和时频分解（time-frequency decomposition）,本文描述了C-LEPs的多重响应特征,包括C-LEPs依赖于刺激能量和主观感知的特性。当刺激能量大约达到个体的一次快疼阈限时,C-LEPs的信噪比最大;当刺激能量从个体的感受阈限增加到一次快疼阈限时,研究者就可刻画反映C纤维通路功能的刺激—响应曲线特征。本研究为评估小直径神经纤维的神经生理功能提供了重要的技术支持,在基础研究和临床实践上都有重要的指导意义。

关键词：疼痛脑电激光诱发电位 Aδ-激光诱发电位 C-激光诱发电位

基于近红外激光痛觉刺激的温度控制及场分布模型研究

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基于近红外激光痛觉刺激的温度控制及场分布模型研究

作者：穆志明北京协和医学院

学位级别：硕士

痛觉作为有机体对损伤或危险的报警信号,对其进行刺激技术进行研究具有重要的医学基础研究和临床诊断价值。而作为目前公认的、最有效的痛觉研究工具,激光痛觉刺激的非接触刺激方式可以保证其在激活伤害性感受器的同时不受刺激机械性感... 详细信息

痛觉作为有机体对损伤或危险的报警信号,对其进行刺激技术进行研究具有重要的医学基础研究和临床诊断价值。而作为目前公认的、最有效的痛觉研究工具,激光痛觉刺激的非接触刺激方式可以保证其在激活伤害性感受器的同时不受刺激机械性感受器干扰,激光痛觉诱发电位(LEPs)更易检测;此外较高的瞬时温升速度使得LEPs信号同步性更好。目前大多数激光痛觉刺激研究集中在CO2激光器等,针对近红外激光器,特别是其在持续致痛温度控制和皮肤温度场分布模型等技术方面的研究相对较少。本课题基于上述背景展开研究,旨在推动近红外激光痛觉刺激技术的研究进展。目的：以近红外激光痛觉刺激技术为研究背景,建立近红外激光照射下的温度控制系统和皮肤温度场分布模型,并设计离体实验对两种技术与痛觉之间的关系进行探索研究,对近红外激光痛觉刺激在实际应用中给予指导。方法：首先,利用波长为1940nm的Tm:YAG激光器搭建近红外激光痛觉刺激系统;其次,根据临床实际和科研的需求,分别设计接触与非接触测温两种温度控制系统及相应离体实验,对两种温度控制系统下的持续致痛温度控制效果进行评价;最后,本研究在建立皮肤温度场分布FEM-2模型的基础上,将完成以下两种方案的离体实验对上述模型进行验证：距激光照射中心的皮肤表面不同位置处、组织内部不同深度处的温度测定,其中每种实验方案采用的激光束腰半径R与激光功率P关系如下：R=3.5mm情况下P=0.25W,0.5W,0.75W和1W;P=1W情况下R=2mm,3mm,3.5mm。结果：温度控制系统的离体实验结果表明,接触和非接触测温两种温控系统均可实现一定时长的持续致痛温度控制;经离体实验验证,得出了在进行人体持续致痛实验时需要以高功率密度激光提升温升速度、低功率密度激光维持皮肤温度场高于致痛阈值的结论;FEM-2模型所预测的离体组织皮肤表面及深度方向的温度场分布与离体实验所得实际结果相吻合,可以利用该模型来指导实际痛觉刺激的进行;在持续致痛方面,激光功率P=1W时,激光束腰半径R=3.5mm与R=2mm两种条件下结果对比分析,前者未对皮肤造成损伤且有效致痛区域较激光束腰半径R=2mm情况下更大,前者既能产生持续致痛又可避免热损伤。结论：该研究下的近红外激光痛觉刺激系统能较好地实现持续致痛温度控制和皮肤温度场模型的建立与分析,可满足和推动近红外痛觉刺激研究。

关键词：痛觉激光诱发电位近红外激光温度控制温度分布模型