Neuron | 任超然组揭示亮光镇痛作用的神经环路机制

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光照条件的变化深刻地影响着机体的诸多生理功能。除了能够参与视觉形成外，光还可调节情绪、认知、节律等脑功能，统称为光的非成像功能（non-image-forming functions of light）。近年来研究发现光照条件的改变可对疼痛产生影响。比如临床研究发现亮光暴露可缓解背疼、头疼、纤维性肌痛及术后疼痛患者的症状。但目前亮光缓解疼痛的神经机制尚不明确。从了解亮光调节疼痛的神经机制入手，将会是揭示疼痛调节机制及研发新型镇痛手段的一种重要策略。

2022年3月8日，暨南大学任超然课题组在Neuron杂志发表了题为A visual circuit related to the periaqueductal gray area for the antinociceptive effects of bright light treatment的研究论文，深入阐释了亮光镇痛作用的神经环路机制。

作者发现小鼠腹侧外膝体（vLGN/IGL）内部分GABA能神经元可直接投射至外侧及腹外侧中央导水管周围灰质（l/vlPAG）内部分GABA能神经元，且此部分l/vlPAG内GABA能神经元可进一步投射至蓝斑及延髓头端腹内侧区等疼痛调节脑区。由于l/vlPAG与疼痛调节密切相关，作者推测vLGN/IGL—l/vlPAG通路可能通过调节l/vlPAG功能进而影响疼痛相关行为。作者通过在体光纤记录实验发现激活vLGN/IGL神经元可显著降低疼痛相关刺激对l/vlPAG内GABA能神经元的激活，而特异性激活vLGN/IGL—l/vlPAG通路不仅可提升野生型小鼠的痛阈，还可显著改善炎症性疼痛及病理性疼痛模型的症状。上述结果说明激活vLGN/IGL—l/vlPAG通路具有镇痛作用。

vLGN/IGL可接受来自视网膜神经节细胞（RGCs）的直接投射。作者通过逆向跨双级突触环路示踪标记及视网膜电生理实验发现视网膜中部分SMI-32+给光反应型RGCs可以直接投射至vLGN/IGL，而后者又可直接投射至l/vlPAG。在此基础上，作者进一步通过化学遗传调控实验证明特异性激活投射至该通路的RGCs同样具有镇痛作用（图），而特异性阻断retina—vLGN/IGL—l/vlPAG通路则可显著降低亮光的镇痛作用。

此外，在该工作中作者对vLGN/IGL神经元的形态及生理学特征进行了深入研究，发现部分vLGN/IGL神经元具有共释放GABA及glutamate的特点。这为深入解析vLGN/IGL神经元的异质性特征及该脑区内不同亚型神经元在调节光的非成像功能中的作用机制奠定了重要基础。

综上，该研究证明了retina—vLGN/IGL—l/vlPAG通路在介导亮光镇痛中的关键作用。与作者前期发现的亮光干预抗抑郁及提升空间记忆的神经机制（Neuron，2019；2021）一起更加凸显了vLGN/IGL相关神经环路在光的非成像功能形成及调节中的重要作用，并有望为光疗镇痛策略的推广应用提供理论依据。

图：亮光镇痛神经环路机制

暨南大学博士研究生胡峥芳，硕士研究生木依曼及黄鲁研究员为该论文的共同第一作者，任超然研究员为论文的通讯作者（Lead contact）。该工作得到了暨南大学苏国辉院士、陶倩副教授、林嵩博士，中科院深圳先进技术研究院徐富强研究员，浙江大学李浩洪教授，上海科技大学胡霁教授及广州生物岛实验室尚从平研究员等合作伙伴的材料与技术支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.02.009

制版人：十一

参考文献

1.  Huang X, Huang P, Huang L, Hu Z, Liu X, Shen J, Xi Y, Yang Y, Fu Y, Tao Q, Lin S, Xu A, Xu F, Xue T, So KF, Li H, Ren C. A Visual Circuit Related to the Nucleus Reuniens for the Spatial-Memory-Promoting Effects of Light Treatment. Neuron. 2021 Jan 20;109(2):347-362.

2.  Huang L, Xi Y, Peng Y, Yang Y, Huang X, Fu Y, Tao Q, Xiao J, Yuan T, An K, Zhao H, Pu M, Xu F, Xue T, Luo M, So KF, Ren C. A Visual Circuit Related to Habenula Underlies the Antidepressive Effects of Light Therapy. Neuron. 2019 Apr 3;102(1):128-142.

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