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聲音通過降低大腦聽覺皮層中投射到丘腦的神經元（綠色和品紅色）的活動，減少了小鼠的疼痛。

早在1960年，《科學》雜志就曾發表過一篇論文：在牙科手術過程中，音樂能夠調控病人的情緒。甚至噪聲，例如手術電鉆的聲音，也能夠產生鎮痛效果。然而半個多世紀以來，聲音可以減輕疼痛的關鍵因素，以及聲音如何影響我們的大腦從而減輕疼痛的神經機制，尚不清楚。

此次研究中，研究人員首先給爪子發炎的小鼠播放3種不同類型的聲音，分別是舒緩的音樂、不協調的音符以及白噪音。結果發現，這3種聲音在低強度（大約是耳語的水平）播放時，都能夠有效緩解小鼠的疼痛，而在高強度播放時則無明顯的鎮痛效果。

有研究假說認為聲音的鎮痛效果可能與治療環境密切相關。因此，研究人員又將小鼠放置在不同強度背景聲音的環境中，發現高出環境噪聲約5分貝的聲音能夠有效緩解小鼠的疼痛。至此，研究人員建立了聲音鎮痛的小鼠模型。

“令人驚訝的是，對小鼠而言，聲音與環境噪聲之間微弱的聲強差，對聲音的鎮痛作用至關重要，而不是聲音的旋律。”該論文第一作者、中國科學技術大學生命科學與醫學部特任副研究員周文杰博士說。

那么，聲音發揮鎮痛作用的神經機制又是什么？

聽皮層是聲音處理的最高級大腦中樞，會對聽到的聲音進行精細分析。研究人員利用病毒作為神經示蹤劑，對小鼠的聽皮層輸出進行了全腦追蹤，發現了聽皮層神經元大量投射到軀體感覺丘腦（負責接收來自身體的感覺信號，包括疼痛），并發現低強度的聲音能夠抑制這種投射。

“研究結果表明，低強度的聲音通過抑制聽皮層到軀體感覺丘腦的神經投射，進而起到緩解疼痛的作用。”周文杰說，這就是聲音鎮痛的皮質丘腦回路。然而，除聲音強度外，聲音的旋律對人類感知疼痛的作用還需要進一步研究。

針對此項研究，《科學》雜志做了專文評述，指出“通過創建一個研究機制基礎的模型，為音樂/聲音引起鎮痛的研究開辟了新的方向”。