脊髓损伤后神经病理性疼痛（NP）的基本病理生理学是复杂的，涉及 "自下而上 "的痛觉处理（即传入的完整性）和 "自上而下 "的内源性疼痛调控的改变。下行疼痛调节网络包括一个皮质-皮质下-脑干网络，参与传入痛觉信息的调节。参与痛觉信息处理的主要成分是后脑岛、丘脑、扣带周围灰（PAG）、前扣带皮层（ACC）和背外侧前额皮层（DLPFC）。

在上升的痛觉途径中，传入输入的抑制和促进已经发生在背角水平，那里的初级传入纤维突触到投射神经元。 这些区域内的调节变化可以催生促痛状态，并可能导致NP的出现和慢性化。

创伤性SCI引发一连串的创伤诱导的继发性神经退行性过程，涉及脊髓和大脑的脱髓鞘和铁积累，可以用定量MRI（qMRI）进行跟踪。到目前为止，大脑和脊髓宏观结构（即体积）变化的增加和减少都与NP的发生有关。此外，宏观结构的组织疏散（即腹侧组织桥）可能与SCI后NP的出现和维持有关。然而，这些NP相关过程的微观结构在经历萎缩的区域和其他区域中的相关性还没有被充分研究。基于最近的研究表明，活动依赖的可塑性可以转化为髓鞘结构的变化，我们假设这种病理生理过程将反映在沿痛觉通路的髓鞘和铁含量的微观结构变化中。

藉此，UCL的Sreenath P Kyathanahally等人，使用多参数绘图（MPM）协议，提供对髓鞘敏感的对比（通过磁化转移（MT）饱和度、纵向松弛，以及对组织和血液中的铁含量敏感（使用有效横向松弛率（R2*））来跟踪痛觉通路轨迹上结构和代谢变化之间的复杂关系及其与NP的存在和强度的关系。

为了同时描述整个神经轴上与NP有关的变化，他们使用了SPM中的大脑和脊髓组合模板。最后，应用了多变量基于源的形态学（SBM），它估计了整个神经轴的体素之间的相互关系，以确定组间结构变化的自然分组模式。原则上，多变量（SBM）的群体效应测试比直接分析体积和微观结构图像所得到的同等质量的单变量（基于体素的形态测量（VBM））测试要敏感得多。由于SBM对微小变化的敏感性，选择这种方法来检测微观结构的变化。

为了将NP相关的变化与创伤引起的变化分开，他们首先比较了有无NP的SCI患者的MRI指数，然后比较了SCI患者和健康对照组的MRI指数。

他们采用多参数绘图协议的定量神经影像学方法，提供髓鞘化（通过磁化转移（MT）饱和度、纵向松弛（R1）等对比）和铁含量（通过有效横向松弛率（R2*））的间接测量，用于跟踪痛觉通路中的微观结构变化。为了描述整个神经轴上的并发变化，使用了一个嵌入统计参数映射框架的大脑和脊髓的组合模板。进行了基于源的多变量形态测量，以确定SCI后有和没有NP的个体之间结构变化的自然分组模式。

他们发现，在患有NP的个体中，初级运动皮层和背外侧前额叶皮层的R1和MT值明显较低，而与无痛者相比，颈索、颈管周围灰质（PAG）、丘脑和前扣带皮层的R2*明显增加。

PAG中较低的R1值和颈索中较大的R2*值与NP强度有关。

这个研究的重要意义在于：整个上升和下降的痛觉通路的微观结构变化程度与NP的维持密切相关。追踪适应不良的可塑性揭示了NP状态下，神经退行性和补偿性过程之间的密切关系，并可能有助于在与疼痛和神经再生有关的治疗试验中监测病人。

原文出处：
Kyathanahally SP, Azzarito M, Rosner J, et al
Microstructural plasticity in nociceptive pathways after spinal cord injury
Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry Published Online First: 26 May 2021. doi: 10.1136/jnnp-2020-325580