2026年6月3日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心肖雄团队与复旦大学脑科学研究院、脑功能与脑疾病全国重点实验室、脑科学前沿科学中心邓菡菲团队合作，在 Nature Neuroscience 在线发表题为 “A brainstem pathway underlying vagal modulation of somatic pain and affective states” 的研究论文。该研究鉴定出一条由延髓尾侧孤束核（caudal nucleus of the solitary tract, cNTS）投射至中脑导水管周围灰质（periaqueductal gray, PAG）的关键通路，揭示了这一脑干环路在疼痛相关行为、负性状态以及VNS调控效应中的重要作用。

研究团队首先对具有不同下游投射靶点的cNTS神经元亚群进行了功能筛选。结果发现，选择性激活投射至PAG的cNTS神经元（cNTS^PAG神经元），能够诱发小鼠出现明显的回避行为、疼痛相关发声和负性面部表情。神经活动记录进一步显示，这群神经元能够对伤害性刺激产生显著响应。值得注意的是，当声音线索经过学习后能够预测即将到来的疼痛刺激时，cNTS^PAG神经元也逐渐出现由预测线索诱发的活动。这一发现表明，cNTS^PAG神经元不仅参与伤害性信息的加工，还可能将疼痛体验与威胁预测和适应性行为联系起来。进一步的环路示踪和功能操控实验显示，躯体伤害信息可沿“脊髓—cNTS—PAG”通路向上传递。

cNTS既接受来自脊髓的躯体伤害性输入，也是迷走神经传入中枢后的重要脑干节点。基于这一解剖和功能特征，研究团队进一步考察了VNS是否能够在cNTS层面改变疼痛相关信息加工。结果显示， VNS能够降低小鼠对机械伤害刺激的反应，并减轻相关的条件性位置厌恶。与此同时，VNS明显削弱了伤害性刺激诱发的cNTS^PAG神经元活动。进一步研究发现，VNS能够募集cNTS内局部GABA能抑制性神经元，并通过这一抑制性微环路门控cNTS^PAG神经元的疼痛相关响应。该结果揭示，VNS对疼痛行为的影响并非来源于广泛抑制脑干活动，而是依赖于局部环路对疼痛信息传递的调节。

研究还将这一脑干环路与疼痛相关负性状态中的多巴胺信号变化联系起来。研究团队发现，激活cNTS^PAG神经元可降低伏隔核外侧壳区的多巴胺信号，而去除这群神经元则减弱伤害性刺激诱发的多巴胺下降。环路解析进一步表明，cNTS^PAG神经元可经由腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）影响伏隔核多巴胺信号和回避行为。与此相对应，VNS能够缓解疼痛刺激诱发的伏隔核多巴胺下降，提示其不仅调节疼痛相关行为，也影响与负性状态相关的神经递质信号。

该研究从脑干环路层面揭示了VNS调节疼痛及其相关负性状态的机制：躯体伤害信息经由脊髓—cNTS—PAG通路参与疼痛加工，而迷走神经刺激则可通过cNTS局部抑制性微环路调节这一过程，并进一步影响中脑—伏隔核多巴胺系统。该发现深化了对孤束核在疼痛和神经调控中的作用认识，也为未来优化VNS在疼痛及相关情绪障碍干预中的应用提供了新的理论依据。

复旦大学脑科学研究院博士生唐源和邵瑞新竹为该论文的共同第一作者，复旦大学邓菡菲研究员和脑智卓越创新中心肖雄研究员为共同通讯作者。复旦大学罗刘欣宇、廖立强、王晓钰和朱航飞为本研究作出了重要贡献。该研究得到科技部、国家自然科学基金委员会、临港实验室和本源基金等的资助。