大腦“斷電”引發偏頭痛

對全球10億人來說，頭痛、惡心、視力模糊和持續數天的疲勞可能會使他們虛弱。但長期以來，科學家一直困惑于大腦活動是如何引發這種最嚴重的頭痛——偏頭痛的。

一位女性因為偏頭痛捂住了自己的頭。圖片來源：Tunatura/Getty

7月4日，一項發表于《科學》的小鼠研究為引發偏頭痛的神經事件提供了線索。研究表明，短暫的大腦“停電”——當神經元活動停止時，會暫時改變腦脊液的含量。

腦脊液是圍繞大腦和脊髓的透明液體。研究人員認為，這種改變后的液體通過解剖學上一個以前未知的間隙到達顱骨的神經。在那里，它激活疼痛和炎癥受體，導致頭痛。

“這項研究改變了人們對頭痛起源的看法。”美國得克薩斯大學達拉斯分校神經科學家Gregory Dussor說，“頭痛可能只是一個普遍的警告信號，表明大腦內部發生了許多不正常的事情。”

論文通訊作者、丹麥哥本哈根大學神經科學家Maiken Nedergaard說：“偏頭痛實際上是有保護作用的，因為它告訴人們需要休息、恢復和睡眠。”

大腦本身沒有痛覺感受器，頭痛的感覺來自大腦外的周圍神經系統。但是，大腦與周圍神經系統沒有直接聯系，它是如何觸發神經引起頭痛的，人們知之甚少，這使得頭痛難以治療。

研究人員從一種名為先兆性偏頭痛的特殊類型頭痛的小鼠模型入手，開始探索這一點。1/3的偏頭痛患者在頭痛前會經歷一個先兆階段，該階段有惡心、嘔吐、對光敏感和麻木等癥狀，可以持續5分鐘到一個小時。

在先兆階段，當神經元活動短暫停止時，大腦會經歷一段被稱為皮層擴布性抑制（CSD）的“停電”。對偏頭痛的研究表明，當腦脊液中的分子從大腦流出并激活腦膜中的神經時，頭痛就會發生。

Nedergaard團隊希望探索腦脊液中是否存在類似的滲漏，從而激活貫穿面部和顱骨的三叉神經。神經分支在顱骨底部的三叉神經節處匯合。這是一個將面部和頜部之間的感覺信息傳遞到大腦的樞紐，包含疼痛和炎癥蛋白的受體。

研究人員飼養了經歷CSD的小鼠，并分析了它們腦脊液的運動和含量。在CSD期間，他們發現液體中某些蛋白質的濃度降至正常水平的一半以下；其他蛋白質的濃度增加了一倍多，包括疼痛傳遞蛋白CGRP，CGRP是偏頭痛藥物的靶點之一。

研究人員還在三叉神經節周圍的保護層中發現了一個以前未知的間隙，這使得腦脊液能夠涌入這些神經細胞。因此，他們測試了不同蛋白質濃度的脊髓液能否激活對照小鼠的三叉神經。

CSD后立刻收集的腦脊液增加了三叉神經細胞的活性，這表明頭痛可能是由這些被激活的細胞發出的疼痛信號引發的。但CSD2.5小時后收集的腦脊液沒有這樣的效果。

“腦脊液中釋放的物質都會降解，所以這是一種短暫的現象。”Nedergaard說。

英國倫敦國王學院神經科學家Philip Holland說：“這確實表明了大腦中某些變化如何影響與周圍神經系統之間的潛在相互作用。神經系統的這兩個組成部分可能互相存在串擾。”

Dussor建議，未來的研究可以探索為什么脊髓液中的蛋白質“撞擊”三叉神經節會導致頭痛而不是其他類型的疼痛。“這將在該領域引發許多有趣的問題，或許會成為一些新研究項目的源頭。”

相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adl0544