Science：音乐镇痛的秘密终于被破解！源于神奇的5分贝！

1960年7月1日，时年47岁的Wallace J. Gardner医生和他的同事，在《科学》杂志发表了一篇题为“声音镇痛”的学术报告，发现在牙科手术过程中，音乐能够调控病人情绪。并且指出甚至是噪音，例如手术电钻的声音，也能够产生镇痛效果。

在中国的武侠小说里，音乐常常具备不少神奇的魔力，能够化作武器伤人于无形，也能成为良药治愈内伤。金庸先生在武侠小说《笑傲江湖》中写过“琴曲疗伤”的情节：主角令狐冲初识任盈盈之时，已受极重的内伤。任盈盈听闻原由后，为他抚琴一曲。曲调“柔和之至，宛如一人轻轻叹息，又似是朝露暗润花瓣，晓风低拂柳梢。”令狐冲“身子软倒在地，随即睡着。睡梦之中，仍隐隐约约听到柔和的琴声，似有一只温柔的手在抚摸自己头发”。琴声止歇后，令狐冲惊醒，爬起身来潜运内息，感觉到“以前那股胸口立时热血上涌、便欲呕吐的情景却已大减”。

确实，音乐一直在临床上被用于多种疾病的治疗与康复，包括疼痛！音乐能在一定程度上缓解外科手术疼痛，创伤疼痛，癌痛等。但是，以往并不知道具体的原因，一般认为可能是因为分散病人的注意力，减少焦虑等原因，但是，缺少深入的分子与神经机制的研究。

最新来自中国科学技术大学的张智教授、安徽医科大学陶文娟教授和美国国立卫生研究院刘元渊教授合作领衔的研究团队。他们利用实验小鼠发现，在处理疼痛时，听觉系统能发挥作用，而环境噪声的信噪比会影响声音镇痛的效果。研究成果发表在最新的Science杂志上，给出了一个出人意料的答案。也就是说，这是Science自1960年以来发表的第二篇声音可以镇痛的研究。这些关键信息为开发更安全的疼痛疗法提供了依据。

论文首页截图

德国海德堡大学Rohini Kuner等在《科学》同期配发的评论性文章中指出这项研究“通过创建一个研究机制基础的模型，为声音引起镇痛的研究开辟了新的方向”。

在这项新研究中，研究人员首先给小鼠爪子注射了完全弗氏佐剂（CFA）以诱发炎症并引起疼痛，然后让它们暴露在三种类型的声音中：悦耳的古典音乐、不和谐的音乐，以及白噪声。

利用啮齿动物来研究音乐或声音对缓解疼痛的作用是一个很大的挑战，因为研究人员无法知道这样做会不会是“对鼠弹琴”。但他们发现，小鼠对上述三种类型的声音没有表现出不同反应；值得注意的是，与周围环境的声音水平相比，这三种类型的声音强度增加5分贝是缓解疼痛的决定性因素，而增加10、15或20分贝则没有这种效果。

因此，在小鼠模型中，声音的镇痛作用取决于相对于环境噪声的低信噪比 (SNR)。声音强度增加5分贝会抑制疼痛的感官识别，例如帮助逃避有害刺激的反应（痛觉）、与痛苦有关的情感行为，以及与急性和慢性疼痛相关的负面情绪。与治疗相关的发现是，在环境水平上重复应用5分贝的声音可导致持续数天的镇痛效果，而且还抑制了持续的疼痛和炎症超敏反应。

具体来说，不管环境声是多少分贝，治疗用的声音（不管是什么类型的声音）只要比环境声高出5分贝，就有镇痛的效果。如果治疗声音比环境声高出10分贝、15分贝或20分贝等声强差，则没有镇痛的效果。更重要的是，他们还发现了声音镇痛的神经通路。

实验示意图

值得一提的是，如果连续三天，每天让小鼠听20分钟50分贝的声音，这种镇痛效果至少可以持续两天。

由于镇痛效果在声音戒断后持续了至少2天。因此，研究人员认为低信噪比声音诱导的镇痛作用不太可能是因为动物的焦虑或压力减轻导致的，并且也不直接涉及注意力分散对疼痛感知的影响。

研究人员还研究了不同的声音类型的影响，他们设计了三种音乐，一种是听起来很悦耳的古典音乐，第二种把古典音乐重新编排成不悦耳的音乐，第三种就是白噪音。在环境声为45分贝的条件下，三种不同的声音都调到50分贝，结果三组小鼠对疼痛的忍耐阈值没有差异。

接下来的一个实验也很神奇。研究人员测试了不同环境声的条件下，小鼠对声音的反应。结果他们发现，如果环境声是57分贝，那62分贝有镇痛效果，67、72或77分贝则没有；如果环境声是35分贝，那40分贝有镇痛效果，40、45或50分贝则没有；把环境声调到30分贝，也得到了类似的相差5分贝有效的结果。

即使是换成其他形式疼痛（热痛、神经性疼痛和强直性疼痛），比环境声高5分贝的声音镇痛效果依然存在。

至于为什么会是5分贝的差异，研究没说，期待更多的研究揭开谜题。

在这部分实验的最后，研究人员研究了声音对小鼠焦虑样行为和压力应激反应的影响，结果是没影响。这就说明，声音镇痛可能不是通过调节情绪和压力带来的。

为了探索这种镇痛作用背后的神经机制，研究人员使用非传染性病毒和荧光蛋白追踪了大脑区域之间的连接，从而确定了一条从接收和处理声音信息的听觉皮层（ACxGlu）到丘脑后核（PO）和腹后核（VP）的谷氨酸能输入回路。ACx Glu - PO和ACx Glu - VP回路在声音诱导镇痛中的不同作用取决于疼痛的物理位置。

在自由活动的小鼠中，低强度白噪声降低了丘脑通路接收端神经元的活动。随后，研究人员在没有声音的情况下，用基于光和小分子的技术抑制该通路，模拟了低强度白噪声的镇痛效果；开启该通路则恢复了动物对疼痛的敏感性。 研究人员表示，虽然这一实验范式并不等同于使用音乐和悦耳的声音来唤起对人类的镇痛作用，但该研究通过建立一个可以研究的基础机制模型，为声音诱导镇痛的研究开辟了新的方向。

这个结果让NIH的刘元渊教授大感意外，“我们真的很惊讶，竟然是声音的强度在影响小鼠对疼痛的感觉，而不是声音的类别或感知的愉悦度”[10]。

既然确认了高于环境声5分贝的声音有镇痛效果，接下来就是寻找背后的神经学机制了。

通过一系列的复杂实验，研究人员发现，5分贝的低声强差声音，能阻断听觉皮层的谷氨酸神经元（ACx^Glu）往后侧丘脑核（PO）和腹后内侧核（VP）释放谷氨酸，抑制下游神经通路激活。具体而言，ACx^Glu→PO神经通路调节后爪的痛觉，ACx^Glu→VP神经通路则调控前爪的痛觉。

神经机制示意图

总的来说，这个研究首次揭示了声音镇痛的神经学机制，揭开了困扰我们长达60余年的医学谜题。此外，由于这一研究发现的声音镇痛机制，与其他治疗镇痛手段不相同，有望给饱受疼痛折磨的人带来新的疗法。

不过这个研究还引出了一个更有趣的问题：为什么是高于环境声5分贝。我们隐约感觉这个现象背后还隐藏着不为人知的秘密。

另外，声音与疼痛之间的关联还有很多未解之谜，例如有些声音非但不能缓解疼痛，还会加剧疼痛体验；此外，虽然不知道小鼠对人类的音乐有何理解，但显然我们会从音乐中感知到很多情绪，而不同的情绪会在我们的大脑中产生什么神经活动来影响疼痛的感知，这些有趣的问题有待科学家们以此次研究发现为起点，继续解谜。

同时，这些结果可能会给科学家们提供一个研究起点，以确定在动物中的发现是否适用于人类，并最终为开发治疗疼痛的阿片类药物提供更安全的替代疗法。另外，人类对音乐的敏感是否是5分贝，也不尽然！还需要更多的研究来论证。

注：部分内容摘自生物技术网，奇点网等

原始出处：

GARDNER WJ, LICKLIDER JC, WEISZ AZ. Suppression of pain by sound. Science. 1960;132(3418):32-33. doi:10.1126/science.132.3418.32

Sound induces analgesia through corticothalamic circuits.https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn4663