グラフ理論解析により、非ヒト霊長類において感覚運動性ネットワークと認知的ネットワーク、および皮質と皮質下の侵害受容ネットワークを接続する2つのハブが同定された

痛みの知覚には複数の脳領域およびネットワークが関与している。これらの脳ネットワークがどのように連携して機能しているかを理解することは、慢性疼痛疾患患者で報告されているネットワーク全体における変化を理解する上で極めて重要である。疼痛関連ネットワークを区分化し、それらの因果関係を解明することは、侵害情報がどのように処理、統合、調節されるかを理解するための第一歩であり、特定の脳領域の直接的な操作を必要とする。非ヒト霊長類（NHP）は、ヒトでは実現不可能か、少なくとも極めて困難な方法で収集された多様なデータ（すなわち組織学的データ、神経路追跡、脳内記録）に基づいて皮質および皮質下領域が確立されているため、これらの目標を達成するための理想的なモデルシステムを提供する。さらに、さまざまな方法論的手法により、発達過程におけるこれら脳の皮質および皮質下領域の特徴付けとさらなる理解も可能となる。本研究では、皮質の侵害受容ニューロンの活動を誘発することが証明されている熱侵害刺激を用い、高解像度fMRIを使用して全脳の侵害受容機能ネットワークを精緻化および区分化し、主要なネットワークハブを同定し、ネットワーク全体における時間的動態の特徴を明らかにした。まず、熱侵害刺激に応答する24の皮質および皮質下領域（体性感覚野1/2、3a/3b野、S2、後部島皮質（pIns）、前部島皮質、7b野、後頭頂皮質、前帯状皮質（ACC）、前頭前野皮質、尾状核、ならびに視床の内側背側核（MD）および後外側腹側核（VPL））を機能的に同定し、これらを安静時fMRI（rsfMRI）データ解析におけるシードとして用いた。rsfMRIのペアワイズ相関指標の階層的クラスタリングおよびグラフ理論解析の両方を適用した結果、5つの皮質サブネットワークと1つの皮質下サブネットワークが同定された。すなわち、ACCと前頭前野領域間、頭頂皮質と7b野間、S2と後部島皮質間、S1皮質内の3a/3b野と1/2野間、および視床MD核と尾状核間に強い安静時機能的結合性（rsFC）が認められた。各サブネットワーク内の皮質領域間のrsFC強度は、皮質下領域間の強度よりも有意に強かった。各サブネットワーク内の領域は安静時において高い相関を示す時間的動態を示したが、全体的な動態パターンはサブネットワーク間で大きく異なっていた。グラフ理論解析により、皮質下と皮質の侵害受容サブネットワークを接続するハブとしてMD核が同定された。S2-pIns結合は感覚サブネットワークと情動/認知サブネットワークを結びつけている。