疼痛是一种令人不快但必要的感受。极少数天生没有痛觉的人在进行日常任务时必须格外小心。如果无法感知骨折或皮肤烧伤的影响，就很难避免伤害。另一方面，过度的疼痛可能会使人衰弱。慢性疼痛患者通常会在精神和身体健康方面遭受许多额外的负面影响。尽管最近在揭示大脑中疼痛感知的潜在机制方面取得了进展，但科学家们仍在争论疼痛是在哪里以及如何被处理的问题。
多年来，神经科学家们已经确定了“疼痛矩阵”，这是一组大脑区域，包括前扣带皮层、丘脑和脑岛，它们对疼痛刺激持续反应。一些研究人员随后应用这一概念得出结论，拒绝会让人感到痛苦，因为社交疼痛和身体疼痛在大脑中具有相似的机制。其他人则认为，脑成像可能是诊断和药物开发的客观疼痛测量方法，甚至可以作为法庭上的证据。
然而，近年来，许多研究对这些大脑区域专门编码疼痛的观点提出了质疑。在最近的一项研究中，本周发表在《JAMA Neurology》杂志上，雷丁大学和伦敦大学学院的神经科学家扫描了两名天生没有痛觉的个体和四名健康志愿者的脑部，同时他们接受了痛苦的“针刺”刺激。科学家们发现，在两组人群中，与疼痛广泛相关的大脑区域的活动模式相似，这提供了证据表明，疼痛矩阵可能对其他感官做出反应。
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“如果这是我们迄今为止拥有的唯一证据，我对解释会更加谨慎，”比利时鲁汶天主教大学的神经科学家安德烈·穆罗克斯说，他没有参与这项研究。然而，这并不是这些区域并非特定于疼痛的第一个证据。例如，在2011年，穆罗克斯和他的同事发现在健康个体的脑部中，对疼痛和非疼痛刺激都发现了类似的激活。 “总而言之，这个故事变得令人信服，”穆罗克斯说。由于与疼痛相关的区域参与了许多其他认知过程，大多数研究人员正在接受这样一种观点，即疼痛矩阵更普遍地负责处理引人注目的刺激。
根据该研究的作者，疼痛矩阵的观点仍然普遍存在，并导致了许多不正确的科学结论。“将某人放入扫描仪中，给予引起疼痛的刺激，并记录通常（但并非总是）与感知的疼痛强度相关的脑反应，并得出该反应反映疼痛的结论，这是非常诱人的，”伦敦大学学院的神经科学家詹多梅尼科·伊安内蒂说。
在大脑中寻找疼痛
疼痛在大脑中的位置是一个备受争议的主题。最近，许多关于特定于疼痛的大脑区域的备受瞩目的论文受到了抨击。例如，在2015年3月，牛津大学的一个小组在《自然神经科学》杂志上发表了一项研究，声称背侧后脑岛是大脑的“哎哟中心”。这项研究受到了疼痛研究界的广泛批评，包括几位有影响力的科学家撰写的一篇文章反驳了这些说法。研究人员此后发现，该区域实际上对疼痛和非疼痛刺激都有反应。
然后在12月，加利福尼亚大学的一组神经科学家在《PNAS》杂志上发表了一篇论文，声称另一个区域，即背侧前扣带皮层，对疼痛具有选择性。这也导致了一篇批判性回应论文，这次是在发表原始研究的同一期刊上。
这些研究以及许多神经影像学研究的最大问题是反向推理的局限性，研究人员使用各种脑活动类型（有时被称为 fMRI 扫描上形成的“斑点”）来推断正在发生特定的认知事件，例如处理疼痛。虽然从技术上讲，这并非不可能做到，特别是使用应用机器学习的新技术，“斑点学”是一项非常棘手的工作。
以前扣带皮层为例。神经科学家已将其与除疼痛之外的多种功能联系起来，包括注意力、工作记忆和冲突监控，这意味着当该区域在扫描仪中亮起时，可能会发生这些过程中的任何一个。
一些研究人员对最近的《JAMA Neurology》结果也不太满意。科罗拉多大学的神经科学家托尔·瓦格尔说：“他们没有分离出对照组中与疼痛相关的活动，因此他们没有量化差异的基础。” 他说，他们应该做的是测量能够感受到疼痛的小组中，随着疼痛刺激的增加，大脑活动的改变，然后将这与无痛个体在接受相同刺激时活动的变化进行比较。
瓦格尔认为，虽然疼痛矩阵中的区域可能并非特定于疼痛，但该网络中某些活动模式是特定的。他的小组在一项2013年的研究中发现了这方面的证据，他们在研究中报告了相似大脑区域内身体疼痛和社交疼痛的不同活动模式。“我相信，在被证明并非如此之前，疼痛网络在很大程度上被封装在疼痛矩阵中，”瓦格尔说。“但这并不意味着测量斑点就足够了。”
超越斑点
尽管在大脑中寻找疼痛标记可能听起来像是学者之间的智力较量，但这项努力的风险很高。慢性疼痛的代价——包括医疗费用和生产力损失，以及痛苦和阿片类药物成瘾——是巨大的。为了测量疼痛，临床医生目前主要依靠患者报告他们的感受。这些评级非常主观，这可能是药物开发的一个问题——例如，当研究人员试图排除安慰剂效应时。拥有一种可以可靠地检测疼痛信号的神经影像学技术，对于诊断和药物开发来说，可能是一种非常有益的工具。
然而，有一些局限性需要牢记。“最危险的用途是[使用神经影像学]来排除某人正在遭受疼痛，”雷丁大学的神经科学家和当前研究的主要作者蒂姆·萨洛蒙斯说。神经影像学与其说是识别某人是否正在经历疼痛，不如说更有可能有助于提供有关一个人感受到的疼痛程度或药物在减轻疼痛方面的有效性的信息。“人们正在受苦，我们实际上可以为此做些什么——但我们[首先]必须更好地理解科学，”瓦格尔说。