Международной команде ученых удалось определить нейронный механизм в головном мозге мышей, через который звук притупляет боль. Результаты их исследований (раз и два), опубликованные в Science, могут помочь в разработке новых и более безопасных методов лечения боли.
Пути, следующие из слуховой коры в таламус, опосредуют эффект звук-индуцированного обезболивания. Credit: Conghuan Ye
На сегодняшний день фармакотерапия применяется в качестве основного метода подавления хронической и острой боли, однако медицина стремится к разработке более безопасных подходов к ее лечению. Перспективным направлением в этом плане видится терапия звуком. Уже в 1960 году проведенные на людях исследования показали, что музыка и другие виды звуков могут облегчить острую или хроническую боль, возникающую после стоматологических и хирургических операций, родов или онкологических заболеваний. Однако до сих пор не вполне понятно, каким образом мозг производит анальгетический эффект, то есть уменьшает болевую чувствительность.
Исследования, направленные на изучение вызванной музыкой анальгезии у человека, уже проводились ранее. Для этого применяли метод функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). С помощью фМРТ определяли, какие области головного мозга активируются при воздействии на человека болевым стимулом во время прослушивания его любимой музыки. И хотя исследователи выявили определенные зоны мозга, участвующие в проявлении изучаемого эффекта, эти результаты все же остаются лишь корреляцией.
В исследовании, которому посвящено сразу две опубликованных в Science статьи, эксперимент проводился на животных. Ученые сначала подвергали лабораторных мышей с воспаленными лапами воздействию трех типов звуков: мелодичное произведение классической музыки, немелодично звучащая перестановка того же произведения и белый шум. Все три типа звуков, если они проигрывались на низкой громкости, снижали болевую чувствительность у животных. В то же время те же звуки, но проигрываемые на высокой громкости, эффекта анальгезии не вызывали.
Далее исследователи приступили к определению нейронной сети мозга мышей, ответственной за проявление изучаемого эффекта. Для этого использовали неинфекционные вирусы в сочетании с флуоресцентными белками. Введение этих элементов в организм животных позволило отследить ситуативно активирующиеся связи между областями мозга.
Определенный учеными путь начинался от слуховой коры (получает и обрабатывает информацию о звуке) и шел к таламусу (действует как ретрансляционная станция для сенсорных сигналов от тела, включая боль). Специфическую роль при этом играли задние и вентральные задние ядра таламуса.
У свободно движущихся мышей низкоинтенсивный белый шум снижал активность нейронов на приемном конце пути в таламусе. Когда звук отсутствовал, подавление активности в рассматриваемом пути имитировало эффект анальгезии, который вызывается низкоинтенсивным шумом, а включение пути вновь восстанавливало чувствительность животных к боли.
Полученные результаты могут стать для ученых отправной точкой в изучении вызванного звуком эффекта анальгезии в будущем. Однако еще предстоит определить, применимы ли полученные на животных результаты к человеку.
Нейронные механизмы, лежащие в основе вызванной музыкой анальгезии у людей, несомненно, более сложны, чем у мышей. Во-первых, исследователи в своей работе задаются вопросом: заслуживают ли дальнейшего изучения другие области мозга человека, получающие проекции слуховой коры, кроме тех, что были определены в этом исследовании у мышей? К примеру, у людей имеется несколько областей, которые участвуют в обработке боли и которые в то же время реагируют на музыку: островковая кора, стриатум и дофаминергическая система среднего мозга.
Во-вторых, пока неизвестно, важны ли для облегчения боли человека такие аспекты звука, как воспринимаемая гармония или «приятность». Также неизвестно, имеет ли музыка такое же субъективное значение для мышей, как для человека. Исследователи пока обнаружили лишь то, что индуцированная звуком анальгезия зависела от низкого отношения сигнал/шум, а не от гармонии звука, что подтверждается предыдущей гипотезой о том, что музыкально-индуцированная анальгезия связана с контекстуальными факторами лечения, а не только с музыкой как таковой.
Тем не менее это исследование существенно дополняет уже известные факты о путях болевой рецепции и вызванной звуком анальгезии, что позволяет ускорить изучение этого процесса. В перспективе подобные исследования могут помочь в разработке более безопасных альтернатив опиоидам для лечения боли.
Текст: Анна Удоратина
Sound induces analgesia via corticothalamic circuits by Wenjie Zhou et al. Science. Published: July 2022. DOI: science.org/doi/10.1126/science.abn4663.
Sounding out pain by Rohini Kuner. Science. Published: July 2022. DOI: 10.1126/science.add0640.