神经科学家对大脑如何工作感兴趣，自然会关注神经元，这些细胞可以通过电脉冲相互传递感觉和思想的元素。但同样值得研究的是它们之间的一种物质——这些神经元外部的粘性涂层。这种物质大致相当于我们鼻子和关节中的软骨，像渔网一样粘在我们的一些神经元上，因此得名神经元周围网（PNN）。它们由附着在蛋白质支架上的长链糖分子组成，它们将神经元固定在适当的位置，防止它们发芽和建立新的连接。
凭借这种能力，这种鲜为人知的神经涂层为一些有关大脑的最令人费解的问题提供了答案：为什么年轻的大脑如此容易吸收新信息？为什么伴随创伤后应激障碍（PTSD）而来的恐惧记忆如此难以忘记？为什么酒精依赖后很难戒掉？并根据 新的研究 根据麦吉尔大学神经科学家 Arkady Koutorsky 和他的同事的研究，我们现在知道 PNN 还可以解释为什么神经损伤后疼痛会发展并持续这么长时间。
神经可塑性是神经网络响应生活经历而改变或在脑损伤后自我修复的能力。这种毫不费力的改变机会发生在生命的早期，被称为关键时期。想想婴儿学习语言是多么容易，但作为成年人学习外语是多么困难。在某种程度上，这就是我们想要的：在允许我们理解母语的复杂神经网络形成之后，将它们锁定很重要，这样网络在我们的余生中保持相对不受干扰。
这意味着在关键时期之后，神经网络会变得抵制变化，而 PNN 是其中的一个主要原因。它们在神经元上形成，并在关键期结束时将神经网络线路锁定到位。这种情况最常发生在 2 岁到 8 岁之间，但 PNN 也会在成年期的神经元上形成，与难以打破的行为或长期记忆的形成有关。如果我们能够推迟关键时期的结束，或者以某种方式在以后的生活中重新开启它们，这将恢复年轻的神经可塑性，促进损伤的恢复，并消除难以改变的困难神经系统疾病。
最近的研究表明，这确实可以通过简单地操纵 PNN 来完成。例如，将动物置于完全黑暗的环境中会减慢视觉神经元上 PNN 的发育，从而使神经可塑性纠正视力问题的关键期保持更长的时间。化学制剂和基因操纵也可以降解 PNN 并重新开启关键时期，研究人员这样做是为了让小鼠忘记导致其 PTSD 的记忆（在他们的例子中，是在听到声音后立即进行电击的记忆）。
刺激 PNN 的增长也是可能的。当有人过量饮酒时就会发生这种情况，从而导致与成瘾有关的神经元上形成这些网络。这种涂层被认为可以保护神经元免受酒精化学毒性的影响，但它也可以锁定引发强烈饮酒冲动的思维过程。
虽然神经科学家在过去几十年里已经了解了 PNN 的这些方面，但 PNN 对慢性疼痛的影响是最近的一个意外发现。这项工作进一步将网络的影响力扩展到关键时期之外，不仅提高了我们对疼痛基础科学的理解，还让我们更好地了解 PNN 本身。
慢性疼痛在受伤后持续很长时间，反映了神经元回路的变化，这种变化可能难以克服。当某些东西受伤时，我们的整个身体都会受到影响。全身的专门疼痛神经元将神经脉冲传输到脊髓，然后再传递到大脑。这意味着脊髓在我们的疼痛感中发挥着重要作用。事实上，医生经常通过硬膜外麻醉来控制分娩疼痛，这涉及将麻醉剂注射到腰脊髓周围的空间，阻止神经冲动到达大脑。
现在想象一下，如果此时神经损伤不是抑制神经传递，而是使这些神经元变得高度敏感。即使轻轻触摸受影响的区域，也会引起一连串的神经元冲动沿着脊髓传播，表现为剧烈的疼痛。之前的研究发现了几种可能导致这种超敏反应的机制，但没有人预料到 PNN 会参与其中。
然而几年前，Koutorsky 看到一篇论文报道 PNN 覆盖了传输疼痛信息的大脑区域中的某些小神经元。这些“抑制性中间神经元”在疼痛神经元上形成突触，抑制它们传递疼痛信号的能力。霍托斯基想知道 PNN 是否可能在脊髓内的关键疼痛中继点做类似的事情，他要求他的研究生香农·坦斯利 (Shannon Tansley) 对此进行研究。 “当时什么都不知道，”霍托尔斯基说。
坦斯利确实发现 PNN 包裹着脊髓中的某些神经元，将疼痛信号传递到大脑。神经元有长轴突（向队列中的下一个细胞发送信号的“尾巴”），将脊髓指向大脑。它们还有一组通过 PNN 中的小孔附着的抑制性中间神经元，抑制性神经元可以抑制长突出神经元的放电，从而减少到达大脑的信号并减弱疼痛感。令坦斯利惊讶的是，只有脊髓中继点的抑制性神经元才被 PNN 覆盖。
这一发现激发了霍托斯基的团队对实验室小鼠进行实验，以确定这些网是否在某种程度上与周围神经损伤后的慢性疼痛有关。他们在全身麻醉下切断了小鼠后腿神经（称为坐骨神经）的分支。这模仿了人类坐骨神经损伤，众所周知，坐骨神经损伤会导致持续性疼痛。几天后，霍托斯基的团队通过无害测试测量了老鼠的疼痛阈值，例如计时它从温暖的表面反弹的速度。正如预期的那样，研究小组看到小鼠的疼痛敏感性急剧增加，但他们也注意到突出神经元周围的 PNN 已经溶解。正如大脑在关键时期的变化会影响 PNN 一样，小鼠神经损伤后的突然变化也改变了脊髓疼痛回路中的 PNN。
然后，研究小组找出了导致网被破坏的原因：小胶质细胞，即在疾病和损伤后启动修复的大脑和脊髓细胞。为了测试小胶质细胞和疼痛之间的联系，研究小组转向几乎没有小胶质细胞（通过基因工程实现）的小鼠并进行了相同的操作。在这些小鼠中，坐骨神经手术后，PNN 保持完整，而且值得注意的是，小鼠没有对疼痛刺激变得过敏。为了证实这种联系，研究小组使用了各种方法来溶解网，这提高了小鼠对疼痛的敏感性。
这证明 PNN 直接抑制疼痛敏感性。通过用电极测量突触传递，霍托斯基的团队甚至发现了它的工作原理。 PNN 的降解引起了连锁反应，导致向大脑发送疼痛信号的投射神经元的信号增加：当对神经损伤做出反应的小胶质细胞溶解了 PNN 时，这削弱了通常会抑制疼痛信号放电的抑制性神经元的影响。大脑投射神经元。失去抑制性刹车意味着神经放电失控和剧烈疼痛。
小胶质细胞释放许多物质，导致疼痛神经元在神经损伤后变得高度敏感，但它们对 PNN 的意想不到的作用有一个主要优势：特异性。 “通常神经周围网的作用是锁定可塑性，并且还保护细胞，”霍托斯基说。 “那么为什么这些网只围绕这些疼痛中继神经元，而不围绕[附近]的其他细胞类型？”他怀疑这是因为脊髓中的这个疼痛中继点非常重要，以至于这些神经元及其连接需要额外的保护，以便它们对疼痛传递的控制强大而可靠。只有像神经损伤这样严重的事情才能破坏这种稳定性。
“这种机制的美妙之处在于它对特定的细胞类型具有选择性，”霍托斯基说。小胶质细胞释放的物质会增加神经放电并在神经损伤后引起疼痛，影响附近所有类型的细胞，但 PNN 只在脊髓的关键中继点精确地包裹这些神经元。
正在进行研究以更好地了解这种慢性疼痛的新机制。如果研究人员能够开发出在这些神经元受伤后重建 PNN 的方法，那么它可以为慢性疼痛提供一种新的治疗方法——考虑到目前的解决方案阿片类药物会随着时间的推移而失去效力，并且可能会让人上瘾或导致致命，因此这是一项迫切的需求。过量。
神经元内部发生的事情是令人着迷的，理解起来也很重要，但神经网络是由连接在一起的单个神经元形成的，而神经网络之间的空间中被忽视的软骨水泥才是至关重要的。
