用數(shù)學(xué)模型探索日常

用數(shù)學(xué)模型探索日常

就像新陳代謝和警覺性等過程表現(xiàn)出日常節(jié)律一樣，疼痛敏感性在一天中會(huì)發(fā)生變化。敏感度通常在半夜zui-高，在下午晚些時(shí)候zui-低。然而，對(duì)于患有神經(jīng)性疼痛的人來說，這種節(jié)奏會(huì)被翻轉(zhuǎn)，他們會(huì)因?yàn)橥ǔ]有疼痛的刺激而感到劇烈的疼痛。對(duì)于這些患者，zui-低的疼痛敏感性發(fā)生在夜間。

正常和神經(jīng)性疼痛節(jié)律的潛在機(jī)制尚不清楚。為了獲得新的見解，Crodelle及其同事建立了一個(gè)數(shù)學(xué)模型，模擬疼痛如何從神經(jīng)傳遞到脊髓的背角，初處理疼痛。

一種新的計(jì)算模型成功地預(yù)測(cè)了每日疼痛敏感性節(jié)律如何影響疼痛處理，包括健康成人和神經(jīng)性疼痛患者。紐約大學(xué)的Jennifer Crodelle及其同事在PLOS計(jì)算生物學(xué)中介紹了這些發(fā)現(xiàn)。

研究人員發(fā)現(xiàn)，他們的模型成功地再現(xiàn)了疼痛敏感性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并預(yù)測(cè)了這些結(jié)果如何受到時(shí)間的影響。例如，它可以預(yù)測(cè)疼痛抑制的時(shí)間效應(yīng)，這種現(xiàn)象可以讓人感覺到施加輕微壓力會(huì)減輕疼痛，例如抓住短腳趾。

該模型還提出了神經(jīng)病理性疼痛患者翻轉(zhuǎn)敏感性節(jié)律的潛在機(jī)制：神經(jīng)細(xì)胞之間突觸連接中從抑制到激發(fā)的變化。該發(fā)現(xiàn)指出了進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究和潛在治療的目標(biāo)。

“我們的模擬結(jié)果提供了第-一步，了解疼痛敏感性的日常節(jié)律如何影響一天中的正常疼痛處理，以及日常節(jié)律如何有利于臨床環(huán)境中的疼痛管理策略，”Crodelle說。“例如，可以在一天內(nèi)適當(dāng)?shù)味ㄖ雇此?，從而減少所需的藥物總量。”

潛在的后續(xù)步驟是納入可能影響每日疼痛敏感性節(jié)律的因素，例如睡眠剝奪和時(shí)差。該模型還可以幫助研究如何通過稱為脊髓刺激的慢性疼痛治療來降低疼痛敏感性。