分子疼痛杂志《molecularpain》2009，5刊发表了第四军医大学疼痛生物医学研究所陈军教授等采用日本Alpha Med Sciences公司MED64平面微电极矩阵记录系统研究的题为《持续性痛相关的海马结构突触联系和功能空间与时间可塑性：平面微电极阵列记录技术 》文章。文章摘要如下：

Molecular Pain, 2009, 5:55 (p1-23) dol:10.1186/1744-8069-5-55

持续性痛相关的海马结构突触联系和功能空间与时间可塑性：
平面微电极阵列记录技术

赵晓艳1 刘明刚1 袁东亮2 王燕2 何莹1 王丹丹1 陈雪峰2 张福康1 李华1 贺小生2 陈军1，2 *（*通讯作者）
1首都医科大学疼痛生物医学研究所，北京100069
2第四军医大学疼痛生物医学研究所，西安710038

摘    要

研究背景：众所周知，疼痛是由脑内存在的一个复杂的神经网络（神经基质）介导处理的。在病理性痛的状态下，持续或慢性疼痛会影响到诸多高级脑功能，进而造成疼痛的伴随症状如焦虑、失眠、运动功能障碍、遗忘、抑郁和失能等。遗憾的是，有关病理性痛到底对高级脑功能有何影响?大脑神经网络的结构与功能在痛苦时有何变化? 迄今为止该类研究甚少，大大阻碍了疼痛以及并发症的治疗进展。在本研究中，我们首次应用平面微电极阵列记录技术，在神经网络水平观察了持续性痛刺激可导致海马结构突触联系和功能时间与空间两个层面的可塑性变化。

实验结果:将预先体验两个小时持续性痛的成年大鼠麻醉，断头取脑制备海马脑片。采用的持续性痛模型是蜜蜂毒试验和福尔马林试验两个持续性痛模型。应用日本松下Alpha-Med Science研制的64个平面微电极按8X8阵列排列的数据采集与记录系统（MED64系统）进行多点同步记录。已知，海马齿状回与CA1区可接受来自前穿皮质发出的直接传入纤维并形成直接突触联系。在海马沟前穿皮质纤维束通路上通过1个电极给予试验电刺激，可以在海马结构内记录到两种类型场电位：在齿状回是波峰向上的正向波，而在CA1区则是波峰向下的负向波，正常情况下均为单相波。经药理学验证这两类场电位均是兴奋性氨基酸（谷氨酸）离子门控型受体介导的兴奋性突触后场电位。在本实验中，我们观察到持续性痛经历可引起海马结构神经网络发生空间和时间两个方面的可塑性改变。在空间突触可塑性方面，外周持续性痛可引起齿状回和CA1区内突触联系增多，如在65个记录电极记录到的有效兴奋性突触后电位数目显著增加，提示持续性痛状态下海马结构通过空间募集形成了新的突触连结，这个结果用单电极是无法记录获得的。在细胞水平上，通过比较神经网络每个节点刺激强度-突触后场电位幅度曲线分析，发现有持续性痛经历大鼠的功能曲线较无持续性痛经历大鼠（如无任何处理组和外周注射盐水生理痛组）的明显左移，提示在相同刺激参数下神经网络突触传递效能显著同步增强。在时间突触可塑性方面，一般在正常情况下，一种与乙酰胆碱释放相关的θ节律条件刺激可在齿状回和CA1区引发出突触传递的长时程增强效应，这就是所谓LTP（long-term potentiation）。我们发现外周有持续性痛刺激时，同样参数下LTP的诱出率较无持续性痛刺激组增高了10%（从60%-70%增至80%以上），LTP的强度也增大了100%（从160%-170%增至260%以上）。更有趣的是，在持续性痛的条件下，给予θ节律刺激可以在50%左右海马脑片上观察到兴奋性突触后场电位的形状从平滑单相波转变为变形的复相波，提示海马结构局部突触环路水平有重构。为了回答海马结构的空间与时间神经网络突触可塑性改变是否与外周持续性痛有关，我们预先在大鼠外周足底浸润局麻药布比卡因，然后再在该部位注射致痛化学物质，结果显示阻断外周痛信息上传可以完全消除上述的突触可塑性现象，明确了疼痛对海马的作用。

结  论: 外周持续性或慢性痛经历可以对高位脑结构产生巨大影响，导致海马结构神经网络突触联系和功能发生改变，如在空间上增加突触连结，在时间上增强突触效能。疼痛导致的空间可塑性变化比时间可塑性更为复杂，主要体现在神经网络水平上突触连结范围扩大，局部突触环路重构。

意  义：人脑成像技术已经发现痛可以激活多个脑内核团或区域，被激活脑内区域可随刺激强度增大而增大，但至今还不知道其发生的机理。本研究恰好弥补了人脑成像技术和单细胞水平之间的沟壑，在动物离体脑结构上首次证明长久而持续的痛刺激之后，痛信号可以在重要脑结构的神经网络中保留下来，并得到放大，而这正可能是慢性痛与生理痛的不同之处，该结果解释了为什么慢性痛会有很多大脑并发症，如焦虑、失眠、运动功能障碍、遗忘、抑郁和失能等。