《Journal of Physiology》：Profound neuronal differences during exercise-induced hypoalgesia between athletes and non-athletes revealed by functional near-infrared spectroscopy
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这篇综述利用功能近红外光谱（fNIRS）技术，深入探讨了高强度间歇训练（HIIT）对耐力运动员与非运动员痛觉处理神经机制的差异。研究发现，运动员在HIIT期间后顶叶皮层（PPC）氧合血红蛋白（oxyhaemoglobin）升高更显著，且仅在运动员中观察到HIIT后痛觉评分显著降低，同时其前额叶皮层（PFC）等脑区活动下降。这些发现提示长期耐力训练可能通过优化大脑氧合与神经效率，增强运动性痛觉减退（EIH）效应，为基于运动的个性化疼痛管理策略提供了重要神经依据。
引言背景
规律的身体活动是慢性疼痛治疗的重要组成部分，其潜在机制之一是运动性痛觉减退（EIH），即运动后痛觉感知降低的现象。高强度间歇训练（HIIT）作为一种能引起显著生理代谢反应的运动模式，是研究EIH的有效手段。然而，EIH背后的神经机制，特别是在训练有素与未经训练的个体之间的差异，尚未被充分理解。功能磁共振成像（fMRI）因受试者需保持静止而难以捕捉运动期间的瞬时效应，功能近红外光谱（fNIRS）则为在运动期间连续监测脑活动提供了便利。本研究旨在利用fNIRS，比较高强度间歇训练（HIIT）及痛觉刺激前后，耐力运动员与非运动员大脑活动的神经机制差异。
材料与方法
研究共纳入22名耐力运动员（平均年龄33.3±10.8岁）和20名非运动员（平均年龄28.9±9.0岁）。所有参与者完成了为期两天的测试。第一天进行心肺运动测试（CPX）以测定最大摄氧量（VO2max）和峰值功率输出（PPO），用于个性化设计第二天的HIIT方案。第二天，在HIIT前后，对参与者的大鱼际肌施加疼痛压力刺激（运动员450 kPa，非运动员400 kPa，持续20秒，重复5次），并使用NIRSport-2 fNIRS系统同步监测大脑氧合水平。探针覆盖了痛觉处理的关键脑区：前额叶皮层（PFC）、感觉运动皮层和后顶叶皮层（PPC）。数据分析采用线性混合效应（LME）模型，并计算了效应量（Cohen's d）。
研究结果
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人口学与生理数据：正如筛选标准所设定，运动员在所有耐力指标（如更高的VO2max、PPO）上都显著优于非运动员。但在HIIT期间，两组都达到了相近的相对强度（第三间歇末均达到约94%的VO2max），确保了运动负荷的可比性。心理测量问卷显示，运动员在抑郁、焦虑评分上低于非运动员，而在本体感觉和尽责性上高于非运动员，但这些因素与EIH程度无显著相关性。
- 2.
HIIT期间的脑氧合水平：假设I部分证实，在HIIT期间，两组受试者的PFC氧合血红蛋白均呈现稳步上升。运动员在PPC区域的氧合血红蛋白曲线下面积（AUC）显著高于非运动员。而在PFC和感觉运动区，两组间无显著差异。
- 3.
运动性痛觉减退的行为与神经表现：
- •
痛觉评分（假设IIa）：分析发现，运动条件（HIIT前vs后）对痛觉感知的影响在运动员与非运动员之间存在显著差异。事后检验显示，运动员在HIIT后自我报告的痛觉评分显著降低，而非运动员组则无显著变化。
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痛觉刺激期间的脑氧合水平（假设IIb）：组别、脑区和条件之间存在显著的三重交互作用。事后比较显示，运动员在HIIT后，所有三个脑区（PFC、感觉运动区、PPC）的氧合血红蛋白水平均显著下降。而非运动员仅在感觉运动区表现出显著下降，在PPC无显著变化，在PFC甚至出现显著上升。
- 4.
相关性分析（假设III）：经过错误发现率（FDR）校正后，研究发现PFC氧合血红蛋白的变化（HIIT后 vs HIIT前）与痛觉评分的变化呈显著正相关，即痛觉降低越多，PFC活动下降也越多。事后分析表明，这种关联主要由运动员组驱动，在非运动员组中不显著。此外，感觉运动区在HIIT期间的氧合血红蛋白AUC与VO2max呈正相关趋势，与通气当量（V?E/V?CO2, V?E/V?O2）呈负相关趋势，但这些相关性在经过多重比较校正后未保持显著。
讨论与结论
本研究的发现为理解EIH的神经机制提供了新见解。首先，HIIT期间，运动员在PPC表现出更强的氧合血红蛋白增加，这可能反映了长期耐力训练带来的脑血管适应性变化（如微血管化增强、氧输送效率提高）和该脑区在注意力、身体意识处理中更强的神经募集。其次，仅在运动员中观察到的、行为上显著的EIH，与其在痛觉刺激期间多个脑区（特别是PFC）神经活动的广泛降低相吻合。这表明运动员可能通过HIIT将基线神经活动提升至较高水平，从而限制了痛觉相关信号传入时的额外激活空间，降低了痛觉信号的显着性。而非运动员PFC活动的反向增加，可能提示其痛觉调制效率较低，或需要更多的认知资源来处理痛觉。最后，运动员中PFC活动降低与痛觉减轻的相关性，进一步强调了前额叶在痛觉自上而下调制中的核心作用。这些结果凸显了HIIT作为运动员针对性疼痛管理策略的潜力，同时也指出需要对非运动员群体设计更具个体化的运动处方。未来的研究可探索不同运动模式、强度及人群（如慢性疼痛患者）的EIH神经特征，以推动运动镇痛在临床中的精准应用。
