经耳迷走神经刺激（taVNS）是临床常用的无创镇痛手段，但其背后的神经机制长期未明确。已知taVNS能激活孤束核（NTS）、中脑导水管周围灰质（vlPAG）等镇痛相关脑区，但从耳朵到大脑的完整神经环路没有被精准解析。阐明这一“耳廓-脑”通路，对优化刺激方案、提升慢性疼痛治疗效果至关重要。
2026年4月21日，中国科学技术大学张智/康芳教授团队与安徽医科大学王海涛/王元银教授团队合作，在Nature Communications上发表题为“Auricular vagus nerve stimulation drives analgesia via an auricle-brain axis in a mouse model of neuropathic pain”相关文章，以小鼠神经病理性疼痛模型为对象，证实taVNS可通过耳廓-颈静脉-结节神经节（JNG）-NTSPOMC能神经元-vlPAG谷氨酸能神经元这一耳廓-脑轴通路发挥急性与慢性镇痛效应，并通过病毒示踪、光遗传/化学遗传操控等技术明确该通路是taVNS镇痛的充分且必要条件，为无创疼痛治疗优化提供精准神经环路依据。
为了评估taVNS对痛觉的影响，作者采用保留神经损伤（SNI）法，在野生型C57小鼠上构建慢性神经病理性疼痛模型（图1）。麻醉状态给予taVNS后，小鼠苏醒时von Frey纤毛测试显示足爪退缩阈值显著升高。左侧耳甲腔taVNS（图1a）可显著提升机械痛阈，0.5小时达峰值，1.5小时减弱；连续9天干预可产生慢性镇痛，痛阈升高维持4天（图1b、c），提示其可缓解持续性疼痛。taVNS可减轻5℃冷板实验中的冷异常性疼痛（图1d、e），使SNI小鼠对taVNS配对环境产生CPP偏好（图1f-h）；3℃冷板实验中，其处理小鼠后爪抬起时长缩短（图1i、j），减少冷痛相关应对行为。CFA诱导的炎症痛小鼠中，taVNS同样有效；而耳缘电刺激（tnVNS）对照组无任何疼痛相关改善（图1c、e、g、h、j）。电生理记录显示，taVNS期间及术后，迷走神经自发放电显著增强，本研究参数可有效激活迷走神经。FosTRAP2::Ai9小鼠中，taVNS可诱导颈静脉结状神经节（JNG）c-Fos表达，且这些阳性细胞为谷氨酸能神经元。综上，taVNS可对神经病理性疼痛小鼠产生镇痛作用，推测机制与激活耳迷走传入纤维及相关迷走感觉神经元亚群有关。
图1｜经耳迷走神经刺激（taVNS）对保留神经损伤（SNI）小鼠的镇痛作用
为了探究taVNS镇痛效应相关的脑内环路，作者将AAV2/9‑CAG‑EGFP病毒注射至JNG（图2a），三周后发现耳甲腔迷走神经纤维密集，耳廓边缘稀疏（图2b、c），与人类研究结果一致。示踪显示，迷走神经中枢纤维主要分布于NTS，三叉神经脊束核（SP5）少量分布（图2d）。在耳廓注射逆行型scAAV‑Retro‑EGFP病毒，标记耳廓特异性JNG神经元（aJNG）（图2e）。耳甲腔注射组中，JNG和NTS均出现EGFP阳性信号（图2f、g），耳廓边缘注射组无标记。原位杂交显示，颈静脉神经节的耳廓特异性神经元表达Prdm12，结节神经节的表达Phox2b（图2h-j），二者均为谷氨酸能表型，提示耳廓迷走传入纤维是分子异质性感觉神经元群。分别在耳甲腔、NTS注射两种逆行病毒，发现投射至二者的JNG神经元大量共定位（图2k、l）。将顺行病毒注射至三叉神经节（TG），EGFP阳性纤维定位于耳屏，与耳廓迷走神经投射区独立。综上，taVNS通过JNG特异性激活NTS，证实耳廓→谷氨酸能JNG→NTS环路存在。
图2｜耳廓-脑环路的解剖学特征
对自由活动小鼠进行在体多电极记录，发现清醒小鼠接受taVNS后NTS神经元自发放电显著增加，tnVNS无此效应。为了明确镇痛必需通路，在耳甲腔注射scAAV-Retro-Cre病毒，在JNG注射Cre依赖型AAV2/9-DIO-ChR2-mCherry病毒，使aJNG神经元表达ChR2（图3a、b）。解剖证实，ChR2-mCherry标记迷走纤维中枢端聚集于NTS、外周端分布于耳甲腔（图3c、d），与前述示踪结果一致。将光电极植入NTS，光激活耳廓迷走中枢末梢可增强NTS神经元自发放电，对照组无变化（图3e-g）。光激活NTS内aJNG中枢纤维可模拟taVNS的急性与慢性镇痛效应（图3h），还可诱导SNI小鼠CPP（图3i、j）、减轻冷痛应对行为（图3k），该效应仅存在于ChR2表达组。
光激活耳廓迷走外周纤维：蓝光照射耳甲腔可增强naive小鼠迷走神经与NTS自发放电（图3l-n），证实耳廓迷走神经被成功激活。耳廓光遗传操控可升高机械痛阈（图3o）、诱导CPP（图3p、q）并减少痛相关应对行为（图3r），效应仅出现于ChR2表达的SNI小鼠（图3o-r），证实光激活可重现taVNS镇痛效果。为抑制aJNG中枢投射，耳甲腔注射scAAV-Retro-Cre病毒、JNG注射化学遗传抑制病毒，3周后向NTS注射CNO（1 mg/kg）可完全消除taVNS镇痛作用，对照组无变化，证实该环路是taVNS镇痛的必需通路。综上，该特异性迷走通路既是taVNS镇痛的充分条件，也是必要条件。
图3｜taVNS镇痛作用中的耳廓→JNG→NTS环路
作者探究了NTS内接收耳廓迷走神经输入的特异性神经元（aNTS）亚型：向耳甲腔注射顺向AAV2/1-hSyn-FLP病毒，同时向NTS注射AAV2/9-fDIO-mCherry病毒，联合靶向各神经元亚型的EGFP病毒，选择性标记NTS内神经元。共定位分析显示，aNTS神经元主要为阿黑皮素原能神经元（60.9%，NTSPOMC）和谷氨酸能神经元（78.5%，NTSGlu）（图4a-c）。向POMC-Cre、Vglut2-Cre、Vgat-Cre小鼠NTS注射AAV2/9-DIO-GCaMP6m病毒并植入GRIN透镜，钙成像显示：taVNS可显著升高NTSPOMC与NTSGlu神经元钙瞬变，NTSᴳᴬᴮᴬ神经元有小幅显著反应（图4d-g）。向JNG注射AAV2/9-CAG-ChR2-mCherry病毒使其表达ChR2，光刺激耳甲腔可重现taVNS诱发的钙动态变化（图4h-j）。光遗传激活ChR2阳性aNTS神经元，可缓解SNI小鼠机械痛敏、增强CPP并减轻痛相关应对行为，对照组无此效应（图4k-o）。综上，taVNS可能通过选择性激活NTS特定神经元亚型介导镇痛效应。
图4｜taVNS激活耳廓→JNG→NTSPOMC环路
aNTS神经元示踪显示，其投射主要至vlPAG，也投向LC、DMV和PBN（图5a-c）。taVNS可激活NTS、vlPAG和LC；进一步示踪证实NTS接收耳廓迷走支配并投射至vlPAG（图5d、e）。探究NTSPOMC→vlPAG通路：两区存在直接连接（图5f），接收其输入的vlPAG神经元多为谷氨酸能且PLCβ4阴性（图5g-k）。
逆行示踪证实，投射至vlPAG的NTS神经元主要为谷氨酸和POMC阳性，且延伸至RVM，支持NTS→vlPAG→RVM环路。电生理记录显示，蓝光刺激可在vlPAGᴳˡᵘ神经元诱发出DNQX敏感的EPSC（图5l、m），证实NTS可激活vlPAGᴳˡᵘ神经元。抑制投射至vlPAG的NTSPOMC神经元，CNO可完全消除taVNS镇痛效应（图5n-p），Vglut2-Cre小鼠中结果一致。FosTRAP2::Ai9及SNI小鼠实验显示，操控vlPAG神经元可调控taVNS镇痛效应。慢性记录显示NTS与vlPAG神经元活动时间耦合，证实其通路是taVNS镇痛必需。
图5｜NTSPOMC→vlPAG环路参与taVNS发挥镇痛作用
为了阐明耳廓–vlPAG环路在taVNS镇痛中的作用，作者向vlPAG注射scAAV-Retro-Cre，依次注射Cre辅助病毒后向NTS注射RV-EnVA-EGFP，示踪发现NTS有mCherry⁺EGFP⁺起始神经元、JNG有EGFP⁺神经元、耳甲腔有EGFP⁺纤维（图6a-d），证实耳廓→JNG→NTS→vlPAG存在解剖连接，构成下行镇痛通路。多突触顺行HSV示踪进一步验证耳廓与脊髓环路连接，支持多突触通路介导taVNS镇痛。采用Cre-lox/FLP-FRT双策略操控投射至vlPAG的aNTS神经元：耳甲腔注射AAV2/1-hSyn-FLP、vlPAG注射scAAV-Retro-Cre、NTS注射ChR2病毒，使目标神经元表达ChR2。光遗传激活该类神经元，可使SNI小鼠产生即时持久的机械痛镇痛效应，改善CPP及冷痛应对行为（图6e-i）。腹腔注射CNO化学遗传抑制hM4Di阳性aNTS神经元，可完全消除taVNS镇痛效应，逆转相关行为（图6j-o），假手术组及仅表达EYFP的SNI小鼠无此效应。综上，耳廓→JNG→NTS→vlPAG环路是taVNS镇痛的功能性必需通路。
图6｜耳廓→JNG→NTS→vlPAG环路介导taVNS诱导的镇痛作用
本文首次明确taVNS镇痛的精准神经环路，推翻耳廓迷走神经单一颈静脉节起源的传统认知，确定左耳甲腔、3/15Hz交替、30分钟为最优刺激参数；并为taVNS临床治疗慢性疼痛、优化刺激方案提供细胞亚型特异性理论基础。
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