疼痛是一种不愉快的主观体验，但不同个体对疼痛的感知敏感性存在较大差异。了解疼痛敏感性个体差异的产生机制对于理解慢性疼痛易感性并进行个性化疼痛管理非常重要。已有研究表明，疼痛敏感性的个体差异可能受到基因-脑和心理状态/特质-脑之间复杂的相互作用的影响。然而，由于这些因素之间的相互作用具有复杂的多样性，目前还缺乏一个能够综合考虑大脑、基因和心理因素的模型来解释疼痛敏感性的个体差异。
中国科学院心理研究所心理健康重点实验室涂毅恒研究组正在招募450名健康参与者（其中包括160名男性和290名女性）。研究将使用冷压痛测试来测量参与者的疼痛敏感性水平，包括疼痛阈限和耐受阈限。同时，研究团队还会收集参与者的结构、静息态功能磁共振影像、遗传数据和心理量表评分，包括疼痛灾难化、疼痛恐惧和疼痛焦虑。研究旨在探讨多模态大脑共变模式、遗传表型和心理因素对疼痛敏感性个体差异的影响。
该研究使用了多模态融合算法（mCCA-jICA）来提取出14对多模态（脑结构和脑功能）共变模式（IC）。研究结果显示，两种疼痛敏感性指标分别与两对ICs相关。具体而言，疼痛阈限与IC1之间存在显著相关性，这意味着该模式主要涉及与自我意识、疼痛感觉辨别和认知评估相关的脑区（图1A）；而疼痛耐受阈限与IC2之间存在相关性，这表明该模式不仅涉及疼痛感觉辨别成分，还涉及疼痛信息加工的动机-情感成分和注意加工（图1B）。那些在这些大脑模式下具有较大权重的个体表现出更高的疼痛敏感性。
研究发现，与冷痛相关的基因中的SNP rs4141964在不同个体间会导致疼痛阈限和IC1权重值的显著差异。中介分析结果显示，SNP rs4141964通过影响多模态共变脑模式IC1来影响疼痛阈限（图1C）。研究还发现，只有疼痛灾难化评分与疼痛耐受阈限呈显著负相关，并且与IC2的权重值呈显著正相关。中介分析显示，多模态共变脑模式IC2在疼痛灾难化和疼痛耐受性之间起到中介作用（图1D）。综上所述，疼痛阈值可能更容易受到基因型等稳定生理因素的影响，而疼痛耐受性可能更容易受到心理变量的影响。
总的来说，该研究提出了一个综合考虑大脑、基因和心理因素的模型，以解释个体在疼痛敏感性方面的差异（图2）。这一模型强调了基因/心理因素和疼痛敏感性之间关联中多模态大脑共变模式的关键作用，进一步增进了科学家对大脑、基因和心理因素之间复杂相互作用对个体疼痛敏感性差异的认识。
相关研究成果在线发表在《疼痛》（PAIn）上。研究工作得到科技创新-2030青年科学家项目、国家自然科学基金、中国博士后科学基金和心理所科学基金的资助。
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图1. IC1（A）和IC2（B）的脑图以及它们在SNP rs4141964与疼痛阈限（C）以及疼痛灾难化与疼痛耐受阈限（D）关系中的中介作用。
图2. 大脑-基因-心理相互作用解释个体间疼痛敏感性机制的模型
