西安光机所在低温神经调控领域取得重要进展

近日，西安市生物医学光谱学实验室联合空军军医大学神经生物学教研室，在背根神经节（DRG）靶向低温神经调控镇痛领域取得重要进展。相关成果发表于IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering。

疼痛是全球范围内最主要的公共健康挑战之一，当前以阿片类药物为主流的药物治疗方案普遍存在长期疗效受限、副作用显著、易产生耐受性与依赖性等临床痛点。因此，开发精准、安全、非药物依赖的新型镇痛策略具有迫切的临床需求。背根神经节作为痛觉信号传导的关键枢纽，是疼痛神经调控的理想靶点。近年来，声光电磁等多种神经调控手段已被应用于DRG，但这些方法往往需要转基因动物模型，且镇痛效果稳定性不足，制约了向临床的转化应用。

针对上述问题，研究团队研发出一种基于半植入式热电制冷器的新型低温神经调控装置，该装置可对清醒自由活动小鼠腰椎DRG实现精准、可逆、可重复的局部冷却，首次系统证明了DRG靶向低温神经调控可实现强度依赖性、模态特异性且可持续的镇痛效果，并揭示了其正向情感价值。

依托该自研设备，研究团队在小鼠炎症疼痛模型上系统开展了镇痛效能评价。实验发现，DRG 低温镇痛存在明确的温度阈值：当局部温度降至 29℃时，可显著逆转小鼠的机械痛觉过敏与热痛觉过敏，镇痛效果在冷却停止后仍可持续1小时。更为关键的是，连续4天的DRG冷却干预后，小鼠机械痛阈呈现逐日累积提升的趋势，表明该低温调控的镇痛效应并非仅来自瞬时的神经传导阻滞，更可能诱导了神经可塑性改变。

为进一步验证冷却镇痛的动机显著性，研究团队开展了条件性位置偏好（CPP）实验。结果显示，疼痛模型小鼠会主动偏好与DRG冷却配对的环境，在该区域的停留时间与自主活动距离均显著高于对照区域，证明DRG冷却产生的镇痛体验不仅能抑制痛觉信号的生理传导，还能有效缓解疼痛伴随的负性情绪，具有明确的正向强化效应，能够改善疼痛的情感体验。

孙超介绍："背根神经节相当于痛觉信号传导的‘中继站’，我们的技术就是在这个节点上精准调控神经兴奋性，相当于给疼痛信号‘降了音量’。多次干预后效果能越来越好，说明不只是暂时麻痹神经，而是可能真正改变了神经的兴奋状态。"

该研究为低温镇痛的神经机制研究提供了强有力的技术平台，也为开发半植入式精准低温神经调控设备奠定了实验基础，在围术期镇痛、慢性疼痛管理、兽医医学等领域展现出广阔的临床应用前景。

王荃研究员团队近年来围绕脑机智能、AI大模型与光学材料等方向持续开展研究，取得了一系列重要成果，相关工作发表于ACS Nano、NeuroImage、Pattern Recognition、CVPR等。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11586105