感恩奋进 双争有我·致敬青年先锋｜张凡：探索疼痛背后的运行机制

河北医科大学基础医学研究所副所长张凡：

探索疼痛背后的运行机制

5月16日，河北医科大学基础医学研究所副所长张凡在实验室。 河北日报记者 王敬照摄

疼痛是身体求救的信号，也是医学探索的一个专门领域。

5月17日下午，河北医科大学基础医学研究所实验室内，刚刚获得2025年度新时代青年先锋奖的副所长张凡正在与学生开展一场“头脑风暴”——探讨小鼠痛觉传导中的关键分子靶点。

“和人一样，小鼠大脑不同区域的神经元控制着不同行为，我们需要找到调控疼痛的准确位置。”张凡介绍，她本科攻读的是药物制剂专业，在硕士、博士期间的研究则围绕“离子通道的药物筛选”开展。

那为何转向脑科学的研究？

“其实，离子通道的药物也和痛觉有关，它主要通过调控离子通道降低神经元的兴奋性，从而缓解疼痛。”张凡解释。

博士毕业留校后，张凡一直从事药物研究，虽然也取得了一些成绩，但是总觉得自己的研究走进了一个“死胡同”，很难实现大的突破。

转机出现在2018年。张凡参加一个学术会议，会上北京生命科学研究所曹鹏分享的“蟾蜍视觉刺激诱发捕食行为”实验，如同一束强光劈开了她心中的迷雾。

“我当时都惊呆了，原来科研还能这样做。”张凡至今还清晰记得这个实验，在蟾蜍的大脑里插一根记录神经元放电的电极，然后给蟾蜍看一个运动的黑色卡片，只有这个黑色卡片的运动轨迹像它的猎物时，蟾蜍才会做出伸舌头去捕食的行动。

这背后的原理是视觉信息对蟾蜍进行刺激，导致其神经元放电，从而引发了捕食动作。张凡说，当时，她觉得自己的研究思路一下子就打开了。

离子通道的药物研究虽然也涉及神经元，但它只关注药物对神经元电活动的影响。对张凡而言，神经元乃至整个大脑神经网络背后的运行机制是一个未知领域。

知不足而奋进，望远山而前行。张凡和团队从头学起，恶补脑科学方面的知识和实验技术。

“突破原有的研究框架，不仅仅是选择新的研究方向，从研究思路到研究方法、实验技术等，都需要不断拓展、完善。”张凡举例说，原来做神经科学方面的实验，最多也就是用到膜片钳，而现在则需要光遗传学、化学遗传学等方面的知识和技术。

在一次实验讨论中，曹鹏提到实验室的“怪现象”：用针轻刺小鼠，它会开始撕咬动作，而不是躲。

事实上，这种由环境威胁引发的先天防御行为在动物身上很普遍。然而，科学界对大脑如何调控防御性攻击的研究却是空白。于是，张凡与曹鹏合作，共同探究这一现象背后的奥秘。

在这一研究过程中，困难重重，最难的就是筛选出调控防御性攻击的关键脑区。

他们要像“侦探”一样，进行排查。每一次推翻都是痛苦的。重新查阅文献，重新做实验验证……

最终他们发现，在陷入无法逃跑的绝境时，伤害性机械刺激导致疼痛是触发实验室小鼠防御性攻击的关键，下丘脑前核（AHN）中的γ-氨基丁酸能神经元则是编码伤害性机械刺激的关键类型神经元，而且通过对其进行光抑制，可以消除机械诱发的防御性攻击。

2022年1月，该成果发表在《自然·神经科学》杂志上。面对这一巨大荣誉，张凡却依旧保持清醒：这一发现，能不能应用到人类健康上？

在张凡看来，科研最终还是要服务于人、服务于社会。

她和团队发现，在疼痛门诊，有部分患者有攻击性行为。人的攻击性行为与疼痛之间有什么关系？是否也存在和小鼠相似的防御反应？

经过反复实验，张凡和团队发现，大脑里多巴胺能神经元是连接慢性疼痛引发攻击性行为的关键。

“找到了它的运行机制，不仅有利于研究靶向性的药物，还可以探索相关的物理治疗，比如通过电刺激、经颅磁刺激等减轻疼痛及其伴发症状。”张凡说，在研究中他们还发现，慢性疼痛不仅是躯体上的折磨，更是严重影响患者精神状态的“隐形杀手”。

慢性疼痛患者不仅存在攻击行为，同时伴发抑郁、睡眠障碍、学习认知能力降低等症状。

“这些都是有意义的研究课题，我们力争尽快找到这些疾病背后的运行机制，为改善患者状况出一份力。”张凡说。（王敬照 马晓轩）