Nature子刊：邓菡菲/肖雄团队揭示迷走神经刺激调控疼痛与负性情绪的脑干环路机制
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
迷走神经刺激（vagus nerve stimulation，VNS）是近年来受到广泛关注的神经调控技术，可通过刺激连接外周与中枢的迷走神经，影响脑功能和行为状态。目前，VNS已被应用于药物难治性抑郁症等疾病的临床治疗，并显示出缓解疼痛的潜力。然而，迷走神经传入信号进入脑内后，如何作用于躯体疼痛加工通路，并进一步影响疼痛及其相关负性情绪，长期以来仍缺乏清晰的机制解析。
2026 年 6 月 3 日，复旦大学脑科学研究院/脑功能与脑疾病全国重点实验室/脑科学前沿科学中心邓菡菲团队联合中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心肖雄团队（博士生唐源、邵瑞新竹为论文共同第一作者），在 Nature Neuroscience 期刊上发表了题为：A brainstem pathway underlying vagal modulation of somatic pain and affective states 的研究论文。
该研究系统揭示了延髓尾侧孤束核（cNTS）中投射至中脑导水管周围灰质（PAG）的神经元群，是迷走神经刺激调节躯体疼痛加工与负性情绪状态的重要脑干枢纽。
为寻找孤束核中参与疼痛加工的关键神经元群体，研究团队首先根据延髓尾侧孤束核（caudal nucleus of the solitary tract，cNTS）神经元不同的下游投射靶点，对多个神经元亚群进行了功能筛选。结果显示，选择性激活投射至中脑导水管周围灰质（periaqueductal gray，PAG）的 cNTS 神经元（cNTSPAG神经元）可引起小鼠出现回避行为、疼痛相关发声以及负性面部表情；同时，这群神经元对伤害性刺激表现出显著的活动响应。这些结果提示，cNTSPAG神经元可能是将伤害信息转化为疼痛相关行为和负性状态的重要脑干环路节点。进一步的单细胞成像研究显示，在疼痛预测学习过程中，随着动物对伤害刺激形成预期，cNTSPAG神经元逐渐形成由预测线索诱发的神经活动，表明孤束核不仅传递已经发生的伤害性信息，也参与疼痛威胁预测及相关适应性行为的形成。环路追踪和功能操控实验进一步显示，来自脊髓的躯体伤害性输入可经“脊髓-cNTS-PAG”通路传递。
这一发现进一步引出了一个关键问题：既然 cNTS 能够接收来自脊髓的躯体伤害信息，同时又是迷走神经传入信号进入中枢的首要节点，优化迷走神经刺激（VNS）是否能够在 cNTS 层面对疼痛信息加工进行调节？行为学实验发现，VNS 能够降低机械伤害刺激引起的疼痛反应，并减轻疼痛诱发的条件性位置厌恶。神经活动记录进一步显示，VNS 可明显抑制伤害性刺激诱发的 cNTSPAG神经元活动。机制研究表明，VNS 能够增强 cNTS 内局部 GABA 能抑制性神经元的活动，并通过这一局部抑制性微环路，对参与疼痛加工的 cNTSPAG神经元施加抑制性调控，从而抑制疼痛相关神经活动并缓解相应的行为反应。
疼痛还会影响与动机和负性体验相关的中脑多巴胺系统。研究团队发现，cNTSPAG神经元通过腹侧被盖区（VTA）调控伏隔核外侧壳区的多巴胺信号：激活这些神经元或其在 VTA 的末梢可降低伏隔核多巴胺水平并诱发回避行为；消融 cNTSPAG神经元则显著减弱伤害刺激引起的多巴胺下降；而 VNS 则能够缓解伤害刺激诱导的伏隔核多巴胺下降。由此，研究将脑干疼痛加工环路与中脑伏隔核多巴胺系统联系起来，揭示了 VNS 在降低疼痛反应的同时，如何进一步影响疼痛相关负性状态。
总的来说，该研究阐明了一条由躯体伤害输入、孤束核脑干枢纽、中脑输出节点以及伏隔核多巴胺信号组成的功能通路。研究不仅深化了对孤束核作为脑体互作关键枢纽的功能认识，也为理解疼痛、情绪状态与迷走神经调控之间的联系提供了新的科学视角。同时，研究结果也为进一步优化迷走神经刺激（VNS）在疼痛及相关情绪障碍干预中的应用提供了科学依据。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41593-026-02313-0
原标题：《Nature子刊：邓菡菲/肖雄团队揭示迷走神经刺激调控疼痛与负性情绪的脑干环路机制》