大约5000万美国人患有慢性疼痛，这干扰了他们的日常生活、社交和工作能力。麻省理工学院教授王凡（音译）希望通过研究和可能修改大脑自身的疼痛控制机制，开发新的方法来帮助缓解这种疼痛。她最近的工作发现了一个疼痛的“关闭开关”，位于大脑的杏仁核。她希望找到控制这个“开关”的方法，并带来慢性疼痛的新疗法。
“慢性疼痛是一个主要的社会问题，”王凡说。“通过研究大脑中央杏仁核中的疼痛抑制神经元，我希望能创造一种新的治疗方法来减轻疼痛。”
2021年1月加入麻省理工学院的王凡也是麦戈文大脑研究所一项新倡议的领导者，该倡议正在研究药物成瘾，目的是开发更有效的成瘾治疗方法。
“用于慢性疼痛的阿片类药物处方是阿片类药物流行的一个主要因素。随着Covid的流行，我认为成瘾和过量的情况越来越严重。人们更加焦虑，他们寻求药物来缓解这种精神痛苦，”王凡说。“作为科学家，我们有责任解决这个问题。”
在北京长大的王凡形容自己是一个 “书呆子”，喜欢书和数学。在高中时，她参加了科学竞赛，然后在清华大学学习生物学。她于1993年来到美国，开始在哥伦比亚大学攻读博士学位。在那里，她在Richard Axel的实验室里从事追踪嗅觉受体神经元的连接模式的工作，后者后来因发现气味受体和嗅觉系统如何组织而获得诺贝尔奖。
在完成她的博士学位后，王凡决定换个研究方向。作为加利福尼亚大学旧金山分校和斯坦福大学的博士后，她开始研究大脑如何感知触觉。
2003年，王凡加入了杜克大学医学院的教师队伍。在那里，她开始开发研究触觉基础的大脑回路的技术，追踪将感觉信息从小鼠的胡须带到大脑的回路。她还研究了大脑如何将触摸器官的运动与感觉刺激的信号结合起来以产生知觉（如使用拉伸运动来感知弹性）。
随着她对感官知觉研究的深入，王凡开始对研究疼痛知觉感兴趣，但她认为她需要开发新的技术来解决这个问题。在杜克大学时，她发明了一种叫做CANE（捕捉激活的神经集合体）的技术，它可以识别被特定刺激激活的神经元网络。
在小鼠身上使用这种方法，她确定了在疼痛时变得活跃的神经元，但整个大脑中有如此多的神经元被激活，这并没有提供多少有用的信息。作为一种间接了解大脑如何控制疼痛的方法，她决定使用CANE来探索用于全身麻醉的药物的效果。在全身麻醉过程中，药物使病人失去知觉，但王凡假设这些药物也可能关闭疼痛的感觉。
“在那个时候，这只是一个疯狂的想法，”王凡回忆说。“我想可能还有其他机制--麻醉剂不只是失去意识，而是对大脑做了一些事情，实际上关闭了疼痛。”
对疼痛的“关闭开关”存在的支持来自于这样的观察：战场上的伤员可以继续战斗，尽管他们受伤了，但基本上可以阻断疼痛。
在对接受麻醉药物治疗的小鼠的研究中，王凡发现大脑确实有这种开关，在一个意想不到的位置：参与调节情绪的杏仁核。她表明，这组神经元在被激活时可以关闭疼痛，而当它被抑制时，小鼠对普通的轻柔触摸变得高度敏感。
“有一个基线水平的活动，使动物感到正常，当你激活这些神经元时，它们会感到更少的疼痛。当你让它们沉默时，它们会感到更多的疼痛，”王凡说。
王凡在2020年报告的这一发现，提出了以某种方式在人类中调节这一开关以尝试治疗慢性疼痛的可能性。她说，这是她的一个长期目标，但要实现这一目标还需要更多的工作。目前，她的实验室正致力于分析她所确定的集群中的神经元的RNA表达模式。他们还在测量神经元的电活动，以及它们如何与大脑中的其他神经元互动，希望能识别出可用于抑制疼痛感的电路。
调节这些电路的一种方法可能是使用深层脑刺激，这涉及在大脑的某些区域植入电极。聚焦超声仍处于早期发展阶段，不需要手术，可能是一种创伤较小的替代方法。
王凡有兴趣探索的另一种方法是将脑部刺激与环境配对，如看一个智能手机应用程序。这种配对可以帮助训练大脑使用应用程序关闭疼痛，而不需要原始刺激（深层脑刺激或超声波）。
“也许你不需要不断刺激大脑。你可能只需要用一个背景来重新激活它，”王凡说。“一段时间后，你可能需要重新刺激，或重新调节，但至少你有一个较长的窗口，你不需要去医院进行刺激，你只需要使用一个环境。”
王凡部分是被麻省理工学院对培养跨学科合作的关注所吸引，现在她正与其他几位麦戈文研究所的成员合作，他们从不同的角度试图弄清大脑是如何产生毒品成瘾，包括阿片类药物成瘾时的渴望状态的。
“我们将专注于尝试了解这种渴望状态：它是如何在大脑中产生的，以及我们如何能够在大脑中消除这种痕迹，或者至少控制它。然后你可以实时地对它进行神经调节，例如，给人们一个机会来找回他们的控制权，”她说。