河北醫科大學基礎醫學研究所副所長張凡：

探索疼痛背后的運行機制

5月16日，河北醫科大學基礎醫學研究所副所長張凡在實驗室。 河北日報記者 王敬照攝

疼痛是身體求救的信號，也是醫學探索的一個專門領域。

5月17日下午，河北醫科大學基礎醫學研究所實驗室內，剛剛獲得2025年度新時代青年先鋒獎的副所長張凡正在與學生開展一場“頭腦風暴”——探討小鼠痛覺傳導中的關鍵分子靶點。

“和人一樣，小鼠大腦不同區域的神經元控制著不同行為，我們需要找到調控疼痛的準確位置?！睆埛步榻B，她本科攻讀的是藥物制劑專業，在碩士、博士期間的研究則圍繞“離子通道的藥物篩選”開展。

那為何轉向腦科學的研究？

“其實，離子通道的藥物也和痛覺有關，它主要通過調控離子通道降低神經元的興奮性，從而緩解疼痛?！睆埛步忉?。

博士畢業留校后，張凡一直從事藥物研究，雖然也取得了一些成績，但是總覺得自己的研究走進了一個“死胡同”，很難實現大的突破。

轉機出現在2018年。張凡參加一個學術會議，會上北京生命科學研究所曹鵬分享的“蟾蜍視覺刺激誘發捕食行為”實驗，如同一束強光劈開了她心中的迷霧。

“我當時都驚呆了，原來科研還能這樣做?！睆埛仓两襁€清晰記得這個實驗，在蟾蜍的大腦里插一根記錄神經元放電的電極，然后給蟾蜍看一個運動的黑色卡片，只有這個黑色卡片的運動軌跡像它的獵物時，蟾蜍才會做出伸舌頭去捕食的行動。

這背后的原理是視覺信息對蟾蜍進行刺激，導致其神經元放電，從而引發了捕食動作。張凡說，當時，她覺得自己的研究思路一下子就打開了。

離子通道的藥物研究雖然也涉及神經元，但它只關注藥物對神經元電活動的影響。對張凡而言，神經元乃至整個大腦神經網絡背后的運行機制是一個未知領域。

知不足而奮進，望遠山而前行。張凡和團隊從頭學起，惡補腦科學方面的知識和實驗技術。

“突破原有的研究框架，不僅僅是選擇新的研究方向，從研究思路到研究方法、實驗技術等，都需要不斷拓展、完善。”張凡舉例說，原來做神經科學方面的實驗，最多也就是用到膜片鉗，而現在則需要光遺傳學、化學遺傳學等方面的知識和技術。

在一次實驗討論中，曹鵬提到實驗室的“怪現象”：用針輕刺小鼠，它會開始撕咬動作，而不是躲。

事實上，這種由環境威脅引發的先天防御行為在動物身上很普遍。然而，科學界對大腦如何調控防御性攻擊的研究卻是空白。于是，張凡與曹鵬合作，共同探究這一現象背后的奧秘。

在這一研究過程中，困難重重，最難的就是篩選出調控防御性攻擊的關鍵腦區。

他們要像“偵探”一樣，進行排查。每一次推翻都是痛苦的。重新查閱文獻，重新做實驗驗證……

最終他們發現，在陷入無法逃跑的絕境時，傷害性機械刺激導致疼痛是觸發實驗室小鼠防御性攻擊的關鍵，下丘腦前核（AHN）中的γ-氨基丁酸能神經元則是編碼傷害性機械刺激的關鍵類型神經元，而且通過對其進行光抑制，可以消除機械誘發的防御性攻擊。

2022年1月，該成果發表在《自然·神經科學》雜志上。面對這一巨大榮譽，張凡卻依舊保持清醒：這一發現，能不能應用到人類健康上？

在張凡看來，科研最終還是要服務于人、服務于社會。

她和團隊發現，在疼痛門診，有部分患者有攻擊性行為。人的攻擊性行為與疼痛之間有什么關系？是否也存在和小鼠相似的防御反應？

經過反復實驗，張凡和團隊發現，大腦里多巴胺能神經元是連接慢性疼痛引發攻擊性行為的關鍵。

“找到了它的運行機制，不僅有利于研究靶向性的藥物，還可以探索相關的物理治療，比如通過電刺激、經顱磁刺激等減輕疼痛及其伴發癥狀?！睆埛舱f，在研究中他們還發現，慢性疼痛不僅是軀體上的折磨，更是嚴重影響患者精神狀態的“隱形殺手”。

慢性疼痛患者不僅存在攻擊行為，同時伴發抑郁、睡眠障礙、學習認知能力降低等癥狀。

“這些都是有意義的研究課題，我們力爭盡快找到這些疾病背后的運行機制，為改善患者狀況出一份力?！睆埛舱f。（王敬照 馬曉軒）