将基于神经成像的脑结构和功能测量作为治疗选择和结果的预测因子(调节因子)有相当大的潜力。此外，脑成像测量还可以用来估计慢性疼痛或疾病的发展轨迹，也就是说，根据大脑功能和结构网络来识别哪些人可能容易患上某些疾病。在DBGI领域之外，有几项研究已经确定，从急性到慢性背痛的患者在基线时，他们的奖赏和皮质边缘脑网络(功能和结构上已确定)存在差异，这些差异对预测慢性疼痛的发展具有高度敏感和特异性。迄今为止，这些研究的一个主要问题是它们还未能识别因果关系。与脑肠相关的疾病在其发展轨迹的开始阶段(通常在儿童时期)更为复杂，因此需要纵向研究、大数据计划和联盟，以及监督和非监督的分类方法来生成类似的信息。

因此，目前的研究正在采取一种不同的方法，试图确定与疼痛无关的特征是否存在于横断面研究中，这些横断面研究与HCs（健康对照）相比的不同的大脑活动或结构相关。例如，识别由神经质引起的潜在的预先存在的弱点，一种稳定的人格特征，其特征是消极的情感倾向，显示了脑白质连接强度和IBS中的神经质之间的相关性。此外，IBS患者倾向于预测最坏结果的高可能性，表现出背外侧前额叶皮层(PFC)厚度减少和下丘脑灰质增加。

与许多具有明确的外周疾病机制(如神经性疼痛和炎症性疼痛)的慢性疼痛障碍相比，治疗干预如何影响DBGI患者的大脑系统的问题仍然更具挑战性，因为缺乏对每种情况的大脑或其他生物标志物的共识。对药物制剂如何影响大脑系统、涉及感觉、情感、认知和调节网络的疾病的多面性和复杂性以及与可能成为药物制剂目标的潜在生物学过程无关的复杂的社会心理问题的理解仍旧相对较差。作者在接下来从两个方面讨论了这一问题：(1)脑药理作用的测量和(2)药物对脑网络的可能机制。

正如前面详细讨论的，大脑网络提供了定义行为的神经系统的综合度量，并由模块组成。考虑到任何特定大脑区域与多个局部和远处大脑区域的解剖学连接，这种复杂性是错综复杂的。这些过程将为药理措施提供靶点。许多过程，包括性别、共病、年龄、疾病持续时间、疼痛强度或治疗耐药性，都需要在潜在药理靶点的背景下进行定义，因为大脑连接体在这个过程中会发生变化。理想情况下，任何药理学制剂应具有以下特点：

目前DBGIs常用药物的主要脑作用靶点包括：血清素能、去甲肾上腺素能和组胺能机制。这些在哺乳动物的大脑中都有明确的定义，但是改变这些部分时是如何影响DBGIs中的大脑模块或更多样的大脑回路还不清楚。以前的脑成像研究已经证明了几种IBS治疗候选化合物的作用(CRF-R1受体、5-HT3受体和以及不再用于IBS药物开发的神经激肽1 (NK1)受体60的拮抗剂)，图6显示了CRF-R1受体拮抗剂对IBS和HC受试者下丘脑活动和情绪唤起网络内功能连接的影响。

一个大脑区域的特定神经递质水平可以通过RSN（静息态脑功能网络）分析来预测其他大脑区域的反应，或者通过对特定系统(如多巴胺)的药理学操作来评估对大脑RSNs的影响。

当神经成像能够揭示对一种现象的洞察和理解时，它是最强大的，因为，在以往我们对很多现象的观察要么是一个谜，要么是由于反应测量的主观性而不被相信。在通过识别神经生理学基础来证实非药物治疗干预的有效性方面，神经影像学一直是强有力的工具。一项早期研究表明，IBS中的CBT（行为治疗）与情绪相关的大脑区域(海马旁回和右侧ACC下半部分、gic相关症状和焦虑)的活动减少有关。最近的一项研究显示，与假手术组相比，使用艾灸诱导的IBS腹泻镇痛术可以改善IBS患者的症状和生活质量，降低直肠扩张的感觉，降低PFC和ACC对直肠扩张的激活。最近的一项研究表明，在催眠状态下，痛觉调节的大脑机制包括皮层和皮层下区域，包括前扣带皮层和前额皮质、基底神经节和丘脑。已有研究表明，催眠状态通过影响参与这些特定过程的大脑皮层和皮层下区域的活动来调节疼痛感知和耐受性，而ACC在调节催眠状态下的疼痛回路活动中起着中心作用。多数研究还表明，在受催眠调节的疼痛状态下，前额叶、岛叶和躯体感觉皮质的神经功能不断被改变。从这些综述中，作者得出结论，来自神经影像学研究的发现支持催眠的临床应用。

综上所述，虽然还没有就一套统一的机制来支持非药物干预如何产生其效果，而且也不针对DBGIs（即各领域都有这种问题），但有证据表明，此类干预具有特定的神经生理效应，可以使用神经成像工具检测到。未来采用多变量模式分析的分类方法将有助于确定是否存在共同的潜在调节机制，或者每种治疗是否与特定的大脑机制有关。

心理因素与特异性

一般的共识是，DBGIs是与GI（肠道消化系统症状）症状相关的异质障碍群，并且很大一部分患者的特征是心理和行为改变，如精神共病、与症状相关的认知功能障碍和症状相关的焦虑。这些认知和情感因素在预期和内脏刺激的实际传递过程中调节中央处理过程，并导致大脑结构和功能连接的改变，以及相关的自主神经系统流出的信息到肠道的改变。目前，许多关于症状感知的情绪和认知调节的研究已经在HCs中开展，需要更多的研究来确定慢性内脏疼痛患者中枢疼痛处理的心理调节是否改变以及如何改变。同时，涉及心理压力或压力介质管理、安慰剂/反安慰剂干预或调节研究的创新范式正在出现，并等待在患者研究中应用。

为了确定大脑的改变是否只针对慢性内脏疼痛而非相关的焦虑或抑郁，未来的研究应该包括精心挑选的患者对照组，如慢性躯体疼痛患者或诊断为焦虑或抑郁的患者。最后，虽然GI领域的脑成像研究已经成功地开始揭示心理特征和状态因素是如何影响大脑结构和功能的，但未来的工作需要解决特征因素(如抑郁或焦虑)是如何影响大脑结构和功能的。

增加对内脏刺激感知的观察(内脏超敏反应)

尽管内脏超敏性(对内脏刺激的感知或反应的增加)在功能性胃肠疾病(尤其是肠易激综合征)的病理生理学中起着重要作用，但针对内脏超敏性的脑成像研究仍然很少。与其他慢性疼痛一样，有强有力的证据表明内脏超敏反应是IBS和FD（功能性消化不良）处理改变的结果。然而，对内脏刺激反应的神经激活改变也被报道在正常敏感性IBS中，并且随着时间的推移，知觉评级和中枢兴奋似乎都成为习惯。未来的脑成像工作需要阐明，在DBGIs的病理生理学中，哪些外围和/或中心过程可能是内脏超敏反应的基础。

综合中央处理和外围处理措施

该领域最大的挑战之一将是进行创新和高度跨学科的研究，以解决周边变化之间的相互作用，包括肠道微生物及其代谢物、通透性或胃肠道运输和大脑层面的变化。例如，在健康的受试者中，通过定期摄入益生菌混合物来扰乱肠道菌群，结果显示会改变大脑对情绪识别任务的反应。初步结果显示肠道微生物类群与HCs和IBS(肠易激综合征)受试者的大脑结构和功能相关。包括磁共振波谱在内的多模态脑成像方法具有外围测量功能，有望实现这一目标，相关领域也出现了一些创新的方法。与此同时，大脑结构和功能成像技术的结合揭示了特定大脑措施对治疗的敏感性。

不同的情况下与不同的痛觉输入源的临床疼痛的大脑处理有许多相似之处。这并不奇怪，因为对疼痛的感知，无论是急性疼痛还是慢性疼痛，都在很大程度上受到超脊椎过程的影响和塑造，比如情绪、认知和记忆。影像学研究已经开始梳理出椎上调节影响对个体主观体验的贡献。根据病人的情绪和认知状态，特定的调节区域可能会相对独立于疼痛类型而在不同程度上参与。然而，疼痛特征影响疼痛的处理方式。例如，无法控制和不可预测的疼痛与可控和可预测的疼痛处理方式不同。这些疼痛特征在不同的临床条件下有系统地变化：例如，发作性偏头痛患者经常经历不可避免的和不可预测的疼痛发作，而骨关节炎患者仅在运动时经历疼痛就能够避免疼痛，因此处于控制之中。因此，未来的研究可以探讨在不同的临床疼痛条件下，疼痛特征是如何形成椎管上疼痛处理的。

目前，对可控疼痛和不可控疼痛的脑处理差异的认识，多来自于HCs的实验研究和患者的研究。此外，病人的特征(焦虑程度、抑郁程度和控制感)和疼痛特征之间的相互作用也是未知的。我们很容易推测，与焦虑水平较低的人相比，在面对无法预测的压力源时，焦虑前期水平较高的人更容易受到影响。未来的工作可以针对不同的临床疼痛情况来解决这个问题，因为它可能会影响到疼痛的可控性应该在多大程度上得到治疗，并与其他(生活)目标相权衡。除了疼痛特征外，传入信息的类型还会影响大脑处理疼痛的方式，以及机体如何处理这些信息。

临床前脑成像研究

在临床前研究中使用脑成像模式方面取得了重大的技术进展。这些研究的有用之处在于它们能够识别细胞和分子机制，这些机制是人类研究报告中更具描述性的发现的基础。例如，此类临床前研究将需要确定在人类研究中观察到的神经可塑性脑变化的机制，并确定某些肠道微生物代谢产物调节脑结构和功能的机制。在啮齿动物中进行疾病相关研究的一个主要限制是，小鼠和人类大脑之间的同源性差，而且缺乏对IBS和其他DBGIs具有很大有效性的啮齿动物模型。

总结：

自2009年罗马基金会神经成像工作组的上一份报告以来，在慢性内脏疼痛发展和维持的神经机制改变的特征方面的研究已经取得了相当大的进展。这些进展是由若干因素推动的，包括通过国家资助机构使新型成像模式的发展、新型分析技术的发展和对大量同质患者群体的研究成为可能。互补的和多模态的脑成像技术，如静息状态成像、动脉自旋标记、脑形态测量、波谱学和DTI成像的日益广泛应用，以及诸如连通性分析和机器学习方法等分析技术的发展，再加上来自多个中心的同质人群的标准化研究中获得的大数据集的使用，大有希望有助于充分理解中枢神经系统的变化和DBGIs(脑-肠相互作用障碍)中更好的治疗结果。

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