•疼痛处理涉及大脑“疼痛矩阵”（包括初级/次级躯体感觉皮层、岛叶皮层、前扣带回等），前额叶皮层（PFC）在疼痛的意识觉察、认知评估中发挥关键作用。
•功能性近红外光谱（fNIRS）具有无创、便携、经济等优势，但在疼痛研究中的应用有限，且不同疼痛来源（不同身体部位）是否会引发PFC一致的血流动力学反应尚不明确。
•现有fMRI研究虽证实PFC参与疼痛处理，但缺乏不同疼痛部位下PFC激活一致性的直接证据。
•验证不同身体部位的急性热痛刺激下，fNIRS能否检测到PFC一致的氧合血红蛋白（ΔHbO）信号变化。
•探究PFC血流动力学反应的时空特征，以及疼痛后PFC去激活的潜在机制。
•评估fNIRS作为疼痛客观评估生物标志物的可行性。
•方法学意义：拓展fNIRS在疼痛研究中的应用，为无创、便携的疼痛客观评估提供实验依据。
•理论意义：证实不同疼痛部位下PFC激活的一致性，丰富疼痛神经机制的认知。
•临床意义：为慢性疼痛、术后疼痛等场景的客观评估提供潜在工具，助力精准医疗。
图1(a)本研究中所使用的热刺激实验范式。(b)用于数据分析的12个集群的选取。红色圆圈表示光源，蓝色圆圈表示光探测器。左下角的实心黑箭头(n=6)展示了被划分为一个集群的六个通道(源探测器对)。“右”字标记着每个受试者的右侧部位。(c)置于受试者头部的光学光敏阵列，其布局如图1(b)所示。(d)光源和探测器在标准人类脑模板上的同步定位。(e)热敏器置于右前臂区域的位置。黄色箭头指向位于右前臂上的热敏器位置。刺激点距离右肘部约5厘米。(f)将热敏器置于每位受试者颞下颌关节区域右侧的位置。
三组健康右利手男性，分别接受右前臂（16人）、右颞下颌关节（TMJ，9人）、左前臂（9人）刺激，年龄24.5-25.5岁。
采用阻断设计，先6个低痛刺激（LPS）模块，间隔5分钟后6个高痛刺激（HPS）模块；每个模块含60秒基线期、4秒升温期、20秒刺激期、4秒降温恢复期，刺激温度通过视觉模拟评分（VAS）确定（LPS=3分，HPS=7分）。
fNIRS系统采集PFC 75个通道的光信号，转换为ΔHbO和去氧血红蛋白（ΔHb）浓度变化；通过运动追踪系统完成光极与标准脑模板的配准。
采用HOMER软件预处理（去除运动伪影、滤波），通过一般线性模型（GLM）分析激活差异，EasyTopo生成拓扑图，单样本t检验和方差分析（ANOVA）进行统计检验。
•研究假设：不同身体部位的高痛热刺激（HPS），会通过fNIRS检测到PFC一致的ΔHbO信号变化。
•自变量：刺激部位（右前臂、右TMJ、左前臂）、刺激强度（LPS、HPS）。
•因变量：PFC的ΔHbO浓度变化、ΔHb浓度变化，以及激活/去激活的空间分布。
•控制变量：被试性别（均为男性）、利手（右利手）、年龄范围（24-26岁）、刺激仪器参数、实验流程一致性。
•分组设计：三组被试分别对应三个刺激部位，每组仅接受自身部位的热刺激。
•刺激设计：通过热刺激仪（16×16mm²探头）提供温度梯度刺激，先通过预实验确定每组LPS和HPS的平均温度（LPS约42-43℃，HPS约46-47℃）。
•数据采集设计：fNIRS光极阵列覆盖PFC的7个主要布罗德曼区域（BA 6、8、9、10、44、45、46），采集全刺激周期的血流动力学信号。
•被试：34名健康成年男性，无慢性疼痛史，右利手，年龄24.8±4.1岁（右前臂组）、25.5±5.3岁（右TMJ组）、24.5±3.8岁（左前臂组），均签署知情同意书。
•核心仪器：fNIRS成像系统、温度控制热刺激仪。
•辅助仪器：运动追踪系统用于脑区配准。
•分析软件：HOMER（数据预处理）、NIRS-SPM（统计建模）、EasyTopo（拓扑图生成）。
图(a)-(c)在LPS、HPS和HPS后恢复期间，分别在右前臂进行热刺激的情况下，组平均的前额皮质激活和/或失活的地形图(即从AHbO衍生的p图)。(d)-(f)分别在LPS、HPS和HPS后期间，在右侧TMJ区域进行热刺激的情况下，组平均的前额皮质激活和/或失活的地形图像。(g)-(i)在左前臂热刺激下，分别在LPS、HPS和HPS后期间的组平均额皮质激活和/或失活的地形图。
•HPS刺激下，三组被试的PFC均出现显著ΔHbO升高（p
•LPS刺激下，三组被试的PFC均无显著ΔHbO变化。
•疼痛后恢复期，PFC出现显著ΔHbO去激活，右前臂组59个通道、右TMJ和左前臂组各29个通道表现明显，归因于急性痛引发的全身血管收缩。
•单因素ANOVA显示，不同刺激部位的HPS激活无显著差异（p=0.05）。
群体平均前额叶皮层激活与去激活的地形图(6张地图由SHb生成)，分别显示 LPS和HPS期间在(a)和(b)右侧前背、(c)和(d)右侧颞下颌关节区域以及(e)和(f)左侧前臂上施加热刺激时的变化情况。
•不同身体部位的急性热痛刺激下，PFC的血流动力学反应（ΔHbO变化）具有一致的时空模式。
•fNIRS可定量检测PFC的疼痛相关激活，具备作为疼痛客观评估工具的临床潜力。
•疼痛后PFC去激活是急性痛相关的独特生理现象，需进一步研究其神经机制。
•未来需扩大样本量，明确PFC中特定的疼痛检测区域，完善fNIRS疼痛评估方案。
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