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以人腦造影揭開牙痛的神經機制

陽明大學牙醫學系林嘉澍副教授,以人腦造影研究了牙痛的形成與中樞神經相關的機制,顯示腦部並無專屬的區域可對疼痛進行全盤的掌控。
 
 
 
在腦科學的研究上,功能性磁振造影以時間與空間為參考軸,已可探索人類憂鬱症、失智症、創造力、道德感,甚至是戀愛狀態下腦部神經活動的變化及運作區域。在口腔疼痛研究方面,傳統方法是利用實驗動物在不同時間點的反應變化進行犧牲取樣,且都偏向藥理、電生理、神經傳導素、離子通道及發炎反應時相關分子對中樞神經系統活性異常變化的探討,對於牙齒痛覺在整體腦部功能上的變化,以及所引發的情緒與認知之間的關聯,卻鮮有深入的探討。

為解開這個謎題以供臨床上輔助診斷的參考,陽明大學牙醫學系林嘉澍副教授以其腦科學與牙醫學兼具的專業,研究了牙痛的形成與中樞神經相關的機制。他利用人腦的功能性神經造影發現在牙痛時,體感覺區、丘腦、腦島、扣帶迴皮質、背外側前額葉皮質等區域會同時呈現活化的狀態,顯示腦部並無專屬的區域可對疼痛進行全盤的掌控。

以視覺或聽覺經驗為例,有別於以往的概念,處理這些感官訊息主要以大腦視覺區或聽覺區為核心,形成專屬的中樞系統以集中式管控。而疼痛的經驗卻可能更為複雜,因為疼痛除了有感官刺激外,也會引發不舒服的情緒或影響個體的動機與行為,因此大腦採取的策略是如同網路般的分散式管理。

腦島與扣帶迴皮質在腦部結構中具有功能性的連結,是負責個體偵測環境變化的神經網路的重要部分,兩個區域的活化代表個體可察覺外在環境的感官刺激,產生鮮明深刻的記憶。有趣的是向來主導著我們自制力的控制與調節,以理性思維運作的方式處理日常生活事物的背外側前額葉皮質,為什麼也在體感痛覺的層次上有所參與呢?

林教授指出,其實人隨時都處在理性與情感對抗的時刻。例如很多人都有經驗:在面臨一場即席演講、臨時召開的工作成果彙報,或是緊張萬分的口試場合時,腦中會突然一片空白,同時浮現出被輪番砲轟、難以招架的恐怖畫面,或許我們很不願意參加,但並不會因壓力過大而失控尖叫,甚或臨陣脫逃,這歸功於背外側前額葉皮質的管控,使我們的行為不至於「脫軌」。

同樣地,在痛覺刺激之下,這區域的活化約束了我們在診間治療之際,會盡可能忍耐痠、麻、腫、脹等不舒服的感覺,而不會從診療台上跳起來,甚至失控暴怒。

這樣的結果也說明了在人類腦部的發展上,理智的展現和情感發展息息相關,但不全然會遭受情感的干擾與扭曲。另一方面,背外側前額葉皮質的活化更標示著注意力轉移的現象,也就是說牙痛會消耗我們對事情的專注力,例如即使是看一場精彩的球賽或聆聽一首動人的交響樂時,我們也會被迫惦記著這樣的痛苦(例如擔心牙痛會再發作)。

然而實驗中所觀察到的這些活化區域,是經過統計量化後歸納出來的結果,實際上不同的人腦中活化的程度是有個體差異性的。有些對牙痛治療容易產生焦慮感的病人,腦島活化程度會較正常人高出許多;對牙痛特別敏感的人,甚至一個小小的刺激都會引發痛不欲生的反應。根據林教授的研究,這些個體差異的原因很可能與腦島/扣帶迴皮質活動有關,推測自制力或忍受度相關的背外側前額葉皮質的活動減弱,因此無法展現壓抑疼痛的功能。

林教授強調,磁振造影是一種非侵入性的研究方法,具有非放射性、不須施打顯影劑、不用吞服藥物、個體實驗可多次重複、能探測X光無法顯現的軟組織等多項優點,很適合記錄病患個體腦功能活動以及重要的神經功能性標記。若能整合這些腦運作的資訊,除了可拓展臨床研究的格局外,更有助於描繪出較完整的腦結構圖譜及功能性連結機制,這些成果將有利於牙科領域中慢性口腔顏面疼痛的診斷與治療。
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