進行生物學研究的實驗室，對環境的潔凈度有較高的要求。定期使用污染清除試劑對環境中可能存在的細菌、真菌、支原體進行清除和預防，有利于提高實驗的穩定性。

慢性疼痛綜合征是一個嚴重的公共健康問題，也是世界范圍內造成殘疾的主要原因。神經性疼痛綜合征，如中風后和幻肢痛，尤其難以治療，并造成巨大痛苦。對慢性疼痛的機制理解以及有效診斷和治療方法的發展的障礙是缺乏疼痛嚴重程度或潛在神經生理學的客觀測量。

慢性疼痛通常是通過個人的主觀報告來測量的，這是一種由于量化、可靠性和個體間可比性困難而受到限制的疑問性方法。慢性疼痛的生物標志物將極大地促進疼痛病理生理學的診斷和分類，協助疾病預后或預測治療反應，并促進治療發展。

先前大多數識別疼痛生物標志物的嘗試都集中在健康參與者和實驗性熱痛上，而忽略了個體慢性疼痛經歷的自然、自發波動。即使是自發性慢性疼痛嚴重程度的研究也受到短時間尺度(分鐘)表征的限制，因為依賴于腦電圖和血氧水平依賴的功能性磁共振成像等離體技術，這些技術不適合頻繁、長期的測量。此外，對與慢性背痛相關的血氧水平依賴的功能性磁共振成像反應的解釋是復雜的，因為包括了具有不同疼痛來源的參與者(例如，炎癥、肌筋膜和神經性)。目前尚不清楚從健康人類參與者或混合疼痛綜合征中吸取的經驗教訓是否在臨床相關時間段內轉化為慢性神經性疼痛患者。來自人類和動物的越來越多的證據表明，慢性疼痛處理以一種不同于急性、熱痛的方式參與內側額葉皮層。

額葉腦區包含整合疼痛的體感、情感和認知維度的重要信號。ACC區域廣泛參與與急性和慢性疼痛相關的情感/情緒處理，并被認為是治療慢性疼痛的治療刺激靶點。眼窩前額皮質(OFC)在疼痛方面的研究很少，但它與ACC和許多其他功能性疼痛網絡區域(如杏仁核、腦島和腹側紋狀體)的相互聯系使其能夠很好地影響疼痛感知。

功能成像顯示，在需要整合身體信號來指導行為(例如內感受)、反向學習和與金錢獎勵相關的疼痛預期的任務中，OFC活動在響應多模態感覺刺激時增加。OFC的直接記錄已經證實了跟蹤獎勵選擇的內部考慮的關鍵信號，OFC刺激可以改善抑郁癥患者的情緒狀態。其他研究已經確定腹內側前額葉皮層，一個與OFC定義重疊的區域，是一個重要的區域，與急性疼痛感知的個體差異和對多模態刺激的負面情感反應相關。在阿片類藥物攝入和安慰劑鎮痛反應中，ACC背側和OFC的特異性協同激活均可見，這意味著這些區域參與了從感覺知覺和期望到認知靈活性和情緒調節的無數功能。

雖然ACC/OFC和皮層下結構之間的遠距離連接可能支持慢性疼痛的可塑性，但單獨來自任何一個大腦區域的信號可能足以追蹤疼痛狀態。以前關于異質性疼痛源引起的慢性背痛的研究是否可以推廣到真正的神經性疼痛狀態，或者是否反映在體內的直接腦活動中，這仍然是一個懸而未決的問題。

因此，研究人員將兩個相對較少研究的非體感腦區域作為更大的深部腦刺激(DBS)臨床試驗的一部分。研究人員假設來自ACC或OFC的神經活動可能提供慢性疼痛嚴重程度的主觀體驗的綜合生物標志物。根據研究可知，長期直接大腦測量慢性疼痛相關的神經活動從未做過。

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通過研究人類在短(亞秒)和長(月)時間尺度上的高分辨率腦生物標志物，研究人員旨在開發一種高疼痛狀態的敏感測試，并研究自發性慢性疼痛的神經生理學基礎。這些見解可能為疼痛生物學帶來新的清晰度，并有助于為個性化治療提供信息，例如針對慢性疼痛的定制閉環DBS治療。

相關研究結果發表在《Nature Neuroscience》上，文章標題為：“First-in-human prediction of chronic pain state using intracranial neural biomarkers"。

研究人員使用新型雙向腦植入物(美敦力Activa PC + S)收集了4名長期難治性慢性神經性疼痛患者的疼痛報告和顱內記錄，時間超過3-6個月。研究人員用機器學習分析了局部場電位(LFPs)，以開發慢性疼痛嚴重程度的個性化神經特征，并表征每個大腦區域的相對特征重要性。通過比較自發性慢性疼痛和急性誘發性熱痛的大腦特征，確定了各自不同的神經基質。慢性疼痛的腦生物標志物反映了神經力量特征的持續變化，這些變化傾向于更多地依賴于OFC，這只適用于一個參與者的急性疼痛狀況。

急性疼痛解碼傾向于反映更大的貢獻，ACC更頻繁，短暫的權力變化。生物標記解碼對當前疼痛狀態的變化優于近期疼痛狀態的變化，并且隨著時間的推移基本穩定。這些數據表明，自發的慢性疼痛狀態可以預測直接的大腦活動在生態時間尺度的動態設置。

該研究表明，腦信號可以用來預測一個人的疼痛程度。研究結果是對慢性疼痛的人體內直接檢測，是揭開我們對疼痛的感知背后的大腦活動模式的第一步，或有助于開發針對慢性疼痛（例如卒中后疼痛或幻肢痛）患者的有效且非成癮性治療方法。

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