脳はどのようにして痛みを伴う触覚と痛みを伴わない触覚を区別するのでしょうか?

脳はどのようにして痛みを伴う触覚と痛みを伴わない触覚を区別するのでしょうか?

ソーク研究所の科学者たちは、マウスモデルを用いて、痛みを伴う触覚と痛みを伴わない触覚を区別する脳領域として薄線核を特定した。その機能不全は慢性的な痛みにつながる。

ラホヤ発―子宮の中で9ヶ月を過ごした人間は、質感と形に満ちた世界へと足を踏み入れます。そして、Tシャツの柔らかい感触やサンドイッチの生地が潰れた感触といった感覚から始め、外界の質感や物体を認識し、反応することを素早く学ばなければなりません。無害な触覚を学習することで、脳は損傷を引き起こす可能性のある痛みを伴う刺激をより適切に認識できるようになります。例えば、膝の擦り傷やつま先をぶつけた場合などです。しかし、世界人口の7～10%は機械的異痛症（無害な軽い接触を痛みとして感じる慢性疼痛の一種）を発症しています。

ソーク研究所の神経科学者たちは、脳の背索核と呼ばれる領域における神経活動の変化が機械的アロディニアを引き起こすことを発見しました。背索核は軽い触覚情報を処理・分類し、皮質領域に送り、そこで触覚の種類を区別します。マウスの薄束核の神経活動をモニタリングした結果、機械的アロディニアが薄束核の正常な神経活動パターンを不安定にすることを発見しました。その結果、脳は軽い触覚を無害なものとして認識できなくなり、痛みとして解釈してしまいます。そして、脳は自己防衛として、痛みに似た反応を引き起こします。安全を第一に考えるのです。

に発表された調査結果、 セルレポート 2025年9月23日に、協調性のない薄筋核の神経活動パターンが機械的異痛を引き起こすことを示す。 これまで想定されていたように、単純な活動の増加です。脳がどのように痛みを処理し、符号化するかについてのこの新たな理解は、急性および慢性疼痛治療​​薬の設計に向けた重要な第一歩です。

「私たちは、体が痛みを伴う接触と痛みを伴わない接触をどこで区別しているかを突き止めました。それはこれまで考えられていたよりもはるかに上流にあります」と上級著者は述べています。 マーティン・ゴールディングソーク研究所の教授であり、フレデリック・W・アンド・ジョアンナ・J・ミッチェル教授職の博士号を持つ。「私にとって特に興味深いのは、痛みかそうでないかは感覚そのものの性質によって決まるということを示したことです。痛みとそうでないものが、ある閾値を超えるだけで無害なものが痛みに変わるような、スライドスケール上に存在するわけではないのです。」

脳が触覚と痛みをどのように処理するかについてわかっていること

痛みは、何よりもまず防御反応です。サンダルに石が入り込み、あなたは何も知らないまま一歩踏み出してしまうのです。痛い！ 本能的に、あなたは反対の足で跳ね上がり、岩から体重を下ろして不快感を和らげようとします。その瞬間、あなたの脳は柔らかい靴の予想通りの感覚と、尖った岩の予想外の感覚を素早く区別することができます。

これは、傷害を引き起こす物体と引き起こさない物体を区別するための広範な訓練のおかげで可能になります。この識別は、上部脊柱と脳幹の接合部に位置する楔状核と薄帯核からなる脊柱後索核で行われます。楔状核と薄帯核のニューロンはパターン的に発火し、この発火パターンが触覚体験の表現を形成し、脳の他の部分が理解できるようになります。

脊索核の触覚情報伝達は、視床と呼ばれる別の領域に伝達されます。視床もまた、痛みの知覚において重要な役割を果たしています。しかし、これは視床の異なる領域を介して行われ、これらの領域は、侵害受容器と呼ばれる特殊な痛み受容体から侵害性の痛みの情報を受け取ります。通常、これら2つの経路は分離していますが、機械的異痛症の場合、視床レベル、さらにその上の皮質レベルで、それらの経路が交差しているようです。これらの経路がどのように交差するかを理解することは、脳が無害な触覚と痛みのある触覚をどのように区別するかを解明するための次のステップです。

機械的異痛症を理解するためのモデルの構築

最近の研究では、脊柱核と機械的アロディニアの関係が示唆されているものの、その詳細は依然として不明です。ソーク研究所の研究チームは、脊柱核の役割の詳細を解明するため、神経活動の単純な増加が「無害」な触覚シグナルを「痛み」のある触覚シグナルに変換するという従来の考えを検証しました。詳細を明らかにするために、機械的アロディニアを有するマウスモデルと有さないマウスモデルを比較しました。

「炎症誘発性と外傷誘発性の機械的アロディニアの両方を観察することで、この慢性疼痛の特徴である神経活動パターンに共通する特徴を探すことができました」と、グールディング研究室のポスドク研究員で共同筆頭著者のアマンディーヌ・ヴィルロジュ氏は述べている。「これにより、無害な触覚と潜在的に有害な触覚を区別する上で、脊柱後索核が重要な役割を果たしていることを示唆する神経処理の変化を観察することができました。」

この研究結果は、機械的アロディニアが脊柱後索核の活動の単純な増加によるものではないことを示しています。むしろ、脊柱後索核が新しい情報を適切に符号化する能力を失い、その結果、触覚のデフォルトが 痛みを伴う.

「損傷や炎症は、通常は無害な触覚を脊柱核で符号化する神経活動パターンを歪めます」と、グールディング研究室のポスドク研究員で共同筆頭著者のテジャプラタップ・ボル氏は説明する。「これらの変化した信号はもはや脳内の表現と一致しなくなり、結果として脳はこれらの無害な刺激を痛みとして認識するのです。」

疼痛研究の未来と治療法への道

薄束核が触覚刺激の表象を変化させていることを発見したことは、機械的アロディニアとその治療法の理解に取り組んでいる神経科学者にとって大きな前進です。現在、アロディニアの治療法は抗うつ薬から外用軟膏まで多岐にわたります。機械的アロディニアの発現において脊柱後索核が重要な役割を果たしていることを突き止めることは、研究者がより特異的で効果的な薬剤を開発するための重要な知見となります。

他の著者には、Salk の Xiangyu Ren 氏と Ana Palma 氏が含まれます。

この研究は、国立衛生研究所 (R35NS111643、NCI CCSG: P30 CA01495、NINDS R24 Core Grant、NEI)、George E. Hewitt Foundation、Helen Hay Whitney Foundation の支援を受けて行われました。

DOI： 10.1016 / j.celrep.2025.116248