疼痛是一種令人不快但必要的感受。極少數天生沒有痛覺的人在進行日常任務時必須格外小心。如果無法感知骨折或皮膚燒傷的影響，就很難避免傷害。另一方面，過度的疼痛可能會使人衰弱。慢性疼痛患者通常會在精神和身體健康方面遭受許多額外的負面影響。儘管最近在揭示大腦中疼痛感知的潛在機制方面取得了進展，但科學家們仍在爭論疼痛是在哪裡以及如何被處理的問題。
多年來，神經科學家們已經確定了“疼痛矩陣”，這是一組大腦區域，包括前扣帶皮層、丘腦和腦島，它們對疼痛刺激持續反應。一些研究人員隨後應用這一概念得出結論，拒絕會讓人感到痛苦，因為社交疼痛和身體疼痛在大腦中具有相似的機制。其他人則認為，腦成像可能是診斷和藥物開發的客觀疼痛測量方法，甚至可以作為法庭上的證據。
然而，近年來，許多研究對這些大腦區域專門編碼疼痛的觀點提出了質疑。在最近的一項研究中，本週發表在《JAMA Neurology》雜誌上，雷丁大學和倫敦大學學院的神經科學家掃描了兩名天生沒有痛覺的個體和四名健康志願者的腦部，同時他們接受了痛苦的“針刺”刺激。科學家們發現，在兩組人群中，與疼痛廣泛相關的大腦區域的活動模式相似，這提供了證據表明，疼痛矩陣可能對其他感官做出反應。
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“如果這是我們迄今為止擁有的唯一證據，我對解釋會更加謹慎，”比利時魯汶天主教大學的神經科學家安德烈·穆羅克斯說，他沒有參與這項研究。然而，這並不是這些區域並非特定於疼痛的第一個證據。例如，在2011年，穆羅克斯和他的同事發現在健康個體的腦部中，對疼痛和非疼痛刺激都發現了類似的啟用。 “總而言之，這個故事變得令人信服，”穆羅克斯說。由於與疼痛相關的區域參與了許多其他認知過程，大多數研究人員正在接受這樣一種觀點，即疼痛矩陣更普遍地負責處理引人注目的刺激。
根據該研究的作者，疼痛矩陣的觀點仍然普遍存在，並導致了許多不正確的科學結論。“將某人放入掃描器中，給予引起疼痛的刺激，並記錄通常（但並非總是）與感知的疼痛強度相關的腦反應，並得出該反應反映疼痛的結論，這是非常誘人的，”倫敦大學學院的神經科學家詹多梅尼科·伊安內蒂說。
在大腦中尋找疼痛
疼痛在大腦中的位置是一個備受爭議的主題。最近，許多關於特定於疼痛的大腦區域的備受矚目的論文受到了抨擊。例如，在2015年3月，牛津大學的一個小組在《自然神經科學》雜誌上發表了一項研究，聲稱背側後腦島是大腦的“哎喲中心”。這項研究受到了疼痛研究界的廣泛批評，包括幾位有影響力的科學家撰寫的一篇文章反駁了這些說法。研究人員此後發現，該區域實際上對疼痛和非疼痛刺激都有反應。
然後在12月，加利福尼亞大學的一組神經科學家在《PNAS》雜誌上發表了一篇論文，聲稱另一個區域，即背側前扣帶皮層，對疼痛具有選擇性。這也導致了一篇批判性回應論文，這次是在發表原始研究的同一期刊上。
這些研究以及許多神經影像學研究的最大問題是反向推理的侷限性，研究人員使用各種腦活動型別（有時被稱為 fMRI 掃描上形成的“斑點”）來推斷正在發生特定的認知事件，例如處理疼痛。雖然從技術上講，這並非不可能做到，特別是使用應用機器學習的新技術，“斑點學”是一項非常棘手的工作。
以前扣帶皮層為例。神經科學家已將其與除疼痛之外的多種功能聯絡起來，包括注意力、工作記憶和衝突監控，這意味著當該區域在掃描器中亮起時，可能會發生這些過程中的任何一個。
一些研究人員對最近的《JAMA Neurology》結果也不太滿意。科羅拉多大學的神經科學家托爾·瓦格爾說：“他們沒有分離出對照組中與疼痛相關的活動，因此他們沒有量化差異的基礎。” 他說，他們應該做的是測量能夠感受到疼痛的小組中，隨著疼痛刺激的增加，大腦活動的改變，然後將這與無痛個體在接受相同刺激時活動的變化進行比較。
瓦格爾認為，雖然疼痛矩陣中的區域可能並非特定於疼痛，但該網路中某些活動模式是特定的。他的小組在一項2013年的研究中發現了這方面的證據，他們在研究中報告了相似大腦區域內身體疼痛和社交疼痛的不同活動模式。“我相信，在被證明並非如此之前，疼痛網路在很大程度上被封裝在疼痛矩陣中，”瓦格爾說。“但這並不意味著測量斑點就足夠了。”
超越斑點
儘管在大腦中尋找疼痛標記可能聽起來像是學者之間的智力較量，但這項努力的風險很高。慢性疼痛的代價——包括醫療費用和生產力損失，以及痛苦和阿片類藥物成癮——是巨大的。為了測量疼痛，臨床醫生目前主要依靠患者報告他們的感受。這些評級非常主觀，這可能是藥物開發的一個問題——例如，當研究人員試圖排除安慰劑效應時。擁有一種可以可靠地檢測疼痛訊號的神經影像學技術，對於診斷和藥物開發來說，可能是一種非常有益的工具。
然而，有一些侷限性需要牢記。“最危險的用途是[使用神經影像學]來排除某人正在遭受疼痛，”雷丁大學的神經科學家和當前研究的主要作者蒂姆·薩洛蒙斯說。神經影像學與其說是識別某人是否正在經歷疼痛，不如說更有可能有助於提供有關一個人感受到的疼痛程度或藥物在減輕疼痛方面的有效性的資訊。“人們正在受苦，我們實際上可以為此做些什麼——但我們[首先]必須更好地理解科學，”瓦格爾說。