本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
今年早些时候，我写了我的一位病人，安德鲁，一位染上海洛因习惯的工程师。一系列不幸的关节置换手术给安德鲁带来了严重的疼痛，当他的药物用完时，他开始吸食海洛因。
手术后几个月——在他的组织和疤痕已经愈合后——安德鲁仍然因一种深入骨髓、咬噬般的疼痛而丧失行动能力。我记得我一直在思考他的疼痛，它是如何蔓延到他全身的，以及之前的临床团队是如何开出越来越高剂量的阿片类药物来控制它的。
安德鲁已经从急性疼痛（即手术伤口引起的疼痛）过渡到慢性疼痛（即在没有明显原因的情况下出现的疼痛），但我不太清楚这反映的是药物耐受性还是不同的疼痛过程。
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药物耐受性和慢性疼痛
药物耐受性和慢性疼痛之间的区别是一个难以理解的概念。一天早上在医院的工作室里，我意识到我对此主题有多么困惑，于是我呼叫了医院的随叫随到的疼痛专家。幸运的是，耶鲁大学疼痛医学部门的主任Donna-Ann M Thomas接听了电话，并耐心地解释了耐受性和慢性疼痛的明显不同。
当安德鲁的身体需要越来越大的剂量才能达到相同的效果时，他对阿片类药物产生了耐受性。阿片类药物激活Mu阿片受体，从而阻断脊髓中的疼痛信号。为了绕开阿片类药物的阻碍，安德鲁的身体产生了更多的Mu受体来补偿药物，这意味着必须有更多的药物才能抑制疼痛信号，因此剂量不断增加。
托马斯解释说，慢性疼痛与耐受性甚至急性疼痛不同。就安德鲁而言，慢性疼痛是指在他（多次）手术中的一次手术后几周感觉到的痛苦，尽管他的身体已经愈合，不再从他的关节通过脊髓发送痛苦信号。
疼痛的目的和问题
你的身体有一个由神经元和神经通路组成的系统，其唯一目的是检测疼痛并传递疼痛信号。神经元的专门子集专门用于特定形式的疼痛，例如由热、化学物质或切割引起的疼痛。疼痛是一个严重的问题。你的大脑会仔细监测环境中的威胁，例如，如果你不小心碰到热炉子，你的疼痛系统就会抓住你的注意力，并将你的认知机制置于红色警戒状态。你把手猛地缩回来。你的情绪激动起来——“是谁没关炉子？”也许你会哭一会儿。也许你心情会不好一阵子。
目的不是制造一种情绪化的恐慌，而是调动大脑的学习、记忆和决策系统。疼痛的目的是将环境威胁与强烈的负面情绪联系起来，并要求对导致疼痛信号的任何原因进行纠正。从这个意义上说，疼痛是一个有用的警报——一座灯塔，让你远离更严重的麻烦。
问题在于，像任何机器一样，大脑容易出错：如果对疼痛的反应被学会了，它可能会被错误地学会。或者警报可能永远不会关闭。
那么，为什么疼痛会从急性转变为慢性呢？一种传统的观点是，急性损伤越严重，疼痛持续的可能性就越大——就像用硬而重的木槌敲击镲片会发出持久的砰声一样。然而，也可能是镲片本身，一旦被敲击，就会以某种方式维持自己的持续音。问题是木槌还是镲片？
慢性背痛
神经科学问题是，患上慢性疼痛的人（称为疼痛慢性化）的大脑是否与没有患上慢性疼痛的人的大脑不同，以及这种差异是否可以在疼痛慢性化之前或之后检测到。
为了回答这个问题，一个由西北大学的A. Vania Apkarian领导的神经科学家小组跟踪了一组 39 名背部受伤的患者。
三年来，Apkarian 使用核磁共振成像来收集患者大脑结构和功能的增量测量数据。目的是观察在疼痛慢性化过程中大脑如何以及是否发生变化，以及从急性疼痛转变为慢性疼痛的人的大脑是否与疼痛消退的人的大脑不同。
Apkarian 的小组已经表明，皮质边缘网络参与其中。皮质边缘系统包括内侧前额叶皮层、伏隔核、海马体和杏仁核；与判断、动机、记忆和情绪等认知过程相关的结构。来自 Apkarian 实验室的先前的研究使用功能性核磁共振成像表明，伏隔核和内侧前额叶皮层之间的强大功能连接能够前瞻性地预测疼痛慢性化。为了跟进这项研究，他们想知道大脑的结构是否也能前瞻性地预测会患上慢性疼痛的患者。
他们的发现令人惊讶：疼痛的存在并不会重塑皮质边缘网络。相反，即使在背痛发作之前，患上慢性疼痛的患者的皮质边缘网络的连接也比没有患上慢性疼痛的患者更为密集。此外，海马体和杏仁核较小的患者——这些结构与情感学习、焦虑和压力调节有很强的遗传依赖性——也更容易患上慢性疼痛。
这些观察结果共同表明，某些内在的、基因编码的大脑特性——而不是疼痛本身——导致了慢性疼痛。镲片，而不是木槌，才是罪魁祸首。
阿克帕里安的研究表明，患者发生疼痛慢性化的风险是可以测量的，因此可以在临床上进行管理。对于像安德鲁这样的患者来说，这可能意味着妥善管理的疼痛慢性化和逐渐升级为阿片类药物耐受性和海洛因的区别。