青少年非自戕性自傷的疼痛神經(jīng)機制：前額葉氧合的fNIRS 研究

瑞士伯爾尼大學(xué)兒童與青少年精神病學(xué)團隊于 2025 年在《Journal of Affective Disorders》發(fā)表了題為《Prefrontal oxygenation during experimental pain in adolescents engaging in non-suicidal self-injury》的研究論文。該研究通過功能性近紅外光譜（fNIRS）技術(shù)，較大樣本量的青少年非自戕性自傷（NSSI）群體中，探索實驗性疼痛處理與前額葉腦氧合的關(guān)聯(lián)，為理解 NSSI 的神經(jīng)生物學(xué)機制提供了重要實證依據(jù)。

圖1. 文章信息

非自戕性自傷（Non-suicidal self-injury, NSSI）是青少年常見的心理健康問題，表現(xiàn)為故意自傷身體組織而無自戕意圖，其終身患病率高達 17.2%，且 60% 的住院青少年患者存在 NSSI 行為。NSSI 不僅是企圖的預(yù)測因子，還與邊緣性人格障礙、慢性心理痛苦等密切相關(guān)。研究表明，疼痛體驗在 NSSI 的發(fā)生和維持中起核心作用，目前存在多種理論假說：

1.   疼痛鎮(zhèn)痛假說：NSSI 者痛覺敏感性降低，更易實施自傷

2.   習(xí)慣化假說：反復(fù)自傷導(dǎo)致疼痛敏感性下降，而非先天特質(zhì)

3.   疼痛發(fā)作假說：通過生理疼痛緩解情感痛苦并成為一種應(yīng)對機制

4.   疼痛緩解假說：自傷后身體疼痛的消退可能起到獎賞性的緩解作用

盡管這些假說得到部分研究支持，其神經(jīng)生物學(xué)機制目前仍不明確。前額葉皮層（PFC）在疼痛的認知 - 情感處理中起核心作用，而 fNIRS 作為便攜式神經(jīng)影像技術(shù)，適合動態(tài)監(jiān)測青少年疼痛處理中的腦氧合變化。既往研究常常聚焦于靜息態(tài)腦活動，缺乏對 NSSI 患者疼痛處理動態(tài)神經(jīng)響應(yīng)的直接觀察。該研究旨在這一空白，探討 NSSI 青少年在實驗性疼痛中前額葉氧合的特征及其與疼痛感知的關(guān)聯(lián)。

被試

NSSI患者：154 名青少年 NSSI 患者（過去 12 個月內(nèi)≥5 次自傷事件），平均年齡 15.02 歲，88.96% 為女性。

對照組：48 名健康青少年，平均年齡 14.77 歲，97.92% 為女性。

兩組在年齡、性別、BMI 等基線特征上無顯著差異。

實驗設(shè)計

為了評估疼痛敏感性，研究人員采用熱痛刺激范式，使用了 AHP-1800CPV 熱板裝置，并設(shè)置溫度從 32°C 以 1°C/13.3 秒的速率線性升至 50°C。參與者將非優(yōu)勢手置于熱板，同時記錄三項疼痛指標：

疼痛閾值：感知疼痛的溫度 / 時間；

疼痛耐受值：無法忍受疼痛的溫度 / 時間；

疼痛強度：通過視覺模擬評分（VAS, 0-100）連續(xù)報告。

fNIRS 數(shù)據(jù)采集與處理

研究人員采用了 8 通道 OctaMon （Artinis,荷蘭） 頭帶并佩戴在被試前額葉（覆蓋背外側(cè)和內(nèi)側(cè) PFC），光極間距35mm，采樣率為50Hz，記錄氧合血紅蛋白（HbO）、脫氧血紅蛋白（HbR）和總血紅蛋白（HbT）。數(shù)據(jù)放入MATLAB 中作預(yù)處理，包括小波變換校正運動偽影、低通濾波（>0.5Hz）、再通過修正比爾 - 朗伯定律轉(zhuǎn)換為血紅蛋白濃度，最終降采樣至 1Hz。

統(tǒng)計分析

線性混合模型：以疼痛階段（基線、疼痛閾值、疼痛耐受）為自變量，校正基線后的氧合血紅蛋白（HbO，當腦區(qū)活動增加時，局部血流量和血氧量供應(yīng)增加，HbO上升），脫氧血紅蛋白（HbR，反應(yīng)大腦代謝活動，當腦局部神經(jīng)活動增加時，HbR 濃度下降），總血紅蛋白（ HbT，HbO與HbR總和）為因變量，分析組內(nèi)和組間差異；

線性回歸分析：探討疼痛強度與前額葉氧合的關(guān)聯(lián)，以及 NSSI 頻率（過去 6 個月自傷次數(shù)）的調(diào)節(jié)作用；

探索性分析：通過 t 檢驗和非參排列（ permutation ）檢驗比較組間各時間點的 fNIRS 信號差異。

隨著疼痛刺激增強，兩組前額葉 HbO 均呈現(xiàn) “基線＞疼痛閾值＞疼痛耐受” 的遞減趨勢（圖1），HbR 和 HbT 則隨疼痛增強而增加，提示血流動力學(xué)補償機制。

permutation 檢驗未發(fā)現(xiàn)NSSI 組與對照組在前額葉氧合的疼痛評估階段變化模式上的顯著差異。疼痛強度評分（VAS）與 fNIRS 信號無顯著關(guān)聯(lián)，且組間無交互效應(yīng)。

按前額葉內(nèi)側(cè) / 外側(cè)分區(qū)域分析，結(jié)果與整體一致，未發(fā)現(xiàn)組間差異。NSSI 頻率（過去 6 個月）僅對側(cè)前額葉 HbO 從閾值到耐受的下降幅度有微弱影響，但效應(yīng)量小。

圖2. 疼痛刺激下前額葉氧合動態(tài)變化： a. 實驗設(shè)計與疼痛階段劃分; b. 全樣本（N=202）的 HbO 與 HbR 變化; c.NSSI 患者（n=154）的 HbO 與 HbR; d.健康對照（n=48）的 HbO 與 HbR

HbO 隨疼痛增強而降低，與部分成人研究一致，可能反映前額葉皮層在疼痛注意力分配中的抑制作用（默認模式網(wǎng)絡(luò)失活），但與另一些熱痛研究的 HbO 升高結(jié)果矛盾，可能與刺激方式（熱板 vs. thermode）或樣本年齡有關(guān)。該研究未發(fā)現(xiàn)組間前額葉氧合差異，挑戰(zhàn)了 “疼痛鎮(zhèn)痛假說”，提示 NSSI 患者的疼痛處理異常可能不局限于前額葉，或與其他腦區(qū)（如邊緣系統(tǒng)）有關(guān)。

該研究可能提示，單純針對前額葉疼痛調(diào)節(jié)的干預(yù)（如認知行為療法）可能對 NSSI 療效有限，需結(jié)合外周生理指標（如自主神經(jīng)反應(yīng)）開發(fā)多模態(tài)干預(yù)策略，靶向疼痛 - 情緒調(diào)節(jié)的核心神經(jīng)環(huán)路。

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研究團隊介紹

關(guān)于維拓啟創(chuàng)

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