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科学咖啡馆破译声音治疗的密码

科学家首次建立了声音镇痛的小鼠模型。

为什么声音会痊愈年轻的研究人员创新想法，建立老鼠模型来寻找答案

日前，中国科学技术大学生命科学与医学系张志教授，美国国立卫生研究院刘媛媛教授和安徽医科大学陶副教授课题组合作，在国际学术期刊《科学》上发表论文，揭示了声音镇痛的关键因素和神经机制。

早在1960年，《科学》杂志就发表了一篇论文，发现音乐可以在牙科手术中调节患者的情绪。

半个多世纪以来，科学家们一直在研究人类，发现各种各样的音乐可以有效地缓解疼痛这些声音包括树林中的风声，海浪声，甚至外科手术钻头的声音研究人员认为，声音或环境因素的一些特征在缓解疼痛方面发挥了作用

研究历时三年多，经历了一些紧张而艰难的研究，离不开课题组年轻人的努力课题组由25人组成，大部分是博士生或刚博士毕业的年轻人

这个研究的想法源于2019年的一次闲聊周文杰长期以来一直在研究疼痛和情绪的相互调节机制当时他正在和一个研究听觉系统的同事讨论，脑海里突然闪过一个想法——能否将音乐元素引入到痛觉调节的研究中

课题组历时半年探索，咨询国内外听力专家，确定了建立声音镇痛小鼠模型的方向和目标。

之后课题组做了大量的尝试和探索，每天泡在实验室里，和仪器设备打交道，查相关文献。他们经常在早上8: 30前到达，晚上10点后离开

研究人员首先向爪子发炎的老鼠播放三种不同类型的声音，即舒缓的音乐，不和谐的音符和白噪声结果表明，三种声音在低强度播放时能有效缓解小鼠的疼痛，而在高强度播放时无明显镇痛作用

推测声音的镇痛作用可能与治疗环境密切相关因此，研究人员将老鼠置于不同强度的背景声音中，发现比环境噪音高5分贝左右的声音可以有效缓解老鼠的疼痛经过4个月的努力，研究人员将声音的强度与环境因素有机结合，建立了声音镇痛的小鼠模型

当我们低声耳语和大声争吵时，体验是完全不同的，我们必须提高音量才能在嘈杂的环境中交流因此，我们创造性地提出了声音强度与环境中各种噪音的强度差，这对缓解疼痛非常重要周文杰说

那么，声音的镇痛作用的神经机制是什么呢。

听觉皮层是声音处理的最高级大脑中枢，它可以对听到的声音进行精细的分析研究人员利用病毒作为神经示踪剂，追踪了小鼠全脑听觉皮层的输出，发现大量听觉皮层神经元投射到体感丘脑，并发现低强度的声音可以抑制这种投射

研究结果表明，低强度的声音可以通过抑制听觉皮层向体感丘脑的神经投射来缓解疼痛周文杰说

周文杰导师张志教授要求课题组眼见为实，用各种方法验证实验结果为此，研究小组想出了一种验证方法，可以实时监测老鼠在听声音时大脑中神经元的活动变化

为了直观地看到神经元在听声音时的变化机制，研究组建立了活体电生理记录，探索建立了深部钙成像技术系统通俗地说，就是让老鼠在自由的环境下听音乐，通过仪器实时观察老鼠大脑中神经元更细致的放电活动和变化

同时，研究组不断改变可能的实验条件，探索声音频率，播放时间和强度对声音镇痛的影响。

周文杰回忆说，修改研究论文的最后期限和他爱人的预产期在同一个星期这个时候，课题还需要大量的实验来补充，在紧要关头，他牺牲了很多时间陪家人

文章发表时，《科学》杂志给予了很高的评价:通过创建研究机制的基本模型，为音乐/声音诱导镇痛或缓解疼痛的深入研究开辟了新的方向。

目前，利用声音或音乐治疗疼痛的应用在国内还没有得到广泛推广周文杰表示，未来计划寻找新的突破点，研究声音旋律的差异对声音镇痛神经机制的影响，也希望加快成果的临床应用转化