皮質脊髄モデルによる疼痛予測手法を開発(Corticospinal Model Offers New Way to Predict Pain)

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2026-07-03 中国科学院(CAS)

中国科学院心理研究所のKONG Yazhuo博士らは、脳と脊髄の活動を統合して痛みの強さを予測する新たな神経画像モデル「Corticospinal Pain Intensity Pattern(CsPIP)」を開発した。従来の痛み評価は脳活動のみを対象とすることが多かったが、本研究では脳・脊髄機能的MRI(fMRI)と機械学習を組み合わせることで、痛覚情報が脊髄から脳へ伝達される生理学的過程を反映したモデルを構築した。健常者の熱刺激データで学習したCsPIPは、熱痛だけでなく電気刺激による痛みにも適用でき、主観的な痛みの強さを従来の脳単独モデルより高精度に予測した。一方、かゆみや他者の痛みへの共感には反応せず、実際に体験する身体的痛みに対して高い特異性を示した。また、経皮的電気神経刺激(TENS)による鎮痛効果や、過敏性腸症候群患者における慢性痛の重症度、電気鍼治療後の改善も評価できた。これらの成果は、痛みの評価には脳だけでなく脊髄を含めた統合的解析が重要であることを示し、慢性疼痛の客観的評価や個別化治療の効果判定に役立つ新たなバイオマーカーとなる可能性を示している。

<関連情報>

痛み知覚の予測的皮質脊髄路モデル A predictive corticospinal model for pain perception

Xiao-Min Lin ∙ Xiao-Shuo Zhang ∙ Hang Zhou ∙ … ∙ Ji-Xin Liu ∙ Cun-Zhi Liu ∙ Ya-Zhuo Kong
Cell Reports Medicine  Published:June 17, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2026.102793

皮質脊髄モデルによる疼痛予測手法を開発(Corticospinal Model Offers New Way to Predict Pain)

Highlights

  • An integrated corticospinal fMRI model accurately decodes human pain intensity
  • The model outperforms brain-only signatures and generalizes across pain types
  • CsPIP successfully tracks TENS-induced analgesia in healthy participants
  • CsPIP predicts chronic pain severity and treatment outcomes

Summary

Pain perception arises from integrated corticospinal circuits, yet most neuroimaging biomarkers are brain centric. We develop the Corticospinal Pain Intensity Pattern, a multivariate model trained and validated on 330 simultaneous corticospinal fMRI data. Across independent datasets, the model predicts pain intensity more accurately than cortical signatures and generalizes to electrical pain, while remaining insensitive to itch and observed pain. The model further tracks analgesia induced by transcutaneous electrical nerve stimulation in healthy participants. In a chronic pain cohort, corticospinal model expression derived from low-frequency spontaneous activity predicts baseline pain and longitudinal changes closely mirror treatment-induced pain relief. A corticospinal hidden Markov model reveals that dynamic transitions between pro- and anti-nociceptive states underpin static spectral abnormalities. Together, these findings establish a corticospinal biomarker that bridges experimental and clinical pain by linking task-evoked and spontaneous neural activity.

医療・健康
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