Wissenschaftler beobachten den Schmerz im Gehirn, um seine Geheimnisse zu entschlüsseln

Von Dennis Thompson HealthDay Reporter

(Gesundheitstag)

MONTAG, 22. Mai 2023 (HealthDay News) – Zum ersten Mal überhaupt haben Forscher spezifische Gehirnaktivitäten aufgezeichnet, die mit chronischen Schmerzen in der realen Welt verbunden sind, und dabei Elektrodenimplantate verwendet, um herauszufinden, welche Regionen aktiv werden, wenn Menschen Schmerzen haben.

Die Ergebnisse liefern einen weiteren Beweis dafür, dass sich chronische Schmerzen wesentlich von kurzfristigen Schmerzen unterscheiden, indem sie zeigen, dass solche Schmerzen in einer separaten Region des Gehirns verarbeitet werden, sagte der leitende Forscher Dr. Prasad Shirvalkar, außerordentlicher Professor für Anästhesie an der University of California , San Francisco.

Chronische Schmerzen werden tendenziell vom orbitofrontalen Kortex (OFC) verarbeitet, einer Region, die in der Schmerzmedizin selten untersucht wird. Diese Region ist mit Entscheidungsfindung, Emotionen und Belohnung verbunden.

Andererseits scheinen kurzfristige Schmerzsignale vom anterioren cingulären Kortex (ACC) verwaltet zu werden, der bereits umfassend an der emotionalen Schmerzverarbeitung beteiligt ist.

„Es zeigt, dass chronischer Schmerz nicht nur eine dauerhaftere Version des akuten Schmerzes ist. Es ist tatsächlich ein grundlegend anderes Zusammenspiel mit unterschiedlichen Schaltkreisen“, erklärte Shirvalkar. „Die Hoffnung ist, dass wir, wenn wir dies besser verstehen, diese Informationen tatsächlich nutzen können, um personalisierte Hirnstimulationstherapien für die schwersten Formen von Schmerzen zu entwickeln.“

Für die Studie implantierten Forscher Elektroden in die Gehirne von vier Menschen, die an neuropathischen Schmerzen litten, die durch eine Schädigung des Nervensystems selbst verursacht werden. Drei der Personen litten nach einem Schlaganfall unter chronischen Schmerzen, während der vierte unter Phantomschmerzen in den Gliedmaßen litt.

Die Elektroden zielten speziell auf den OFC und den ACC ab, da frühere Studien gezeigt hatten, dass beide Regionen bei Experimenten mit akuten Schmerzen aufleuchten, sagte Shirvalkar.

„Wenn Menschen in der Vergangenheit versucht haben, chronische Schmerzen mit Hirnstimulation zu behandeln, haben sie sich wirklich auf Schaltkreise im Gehirn konzentriert, die sich auf die körperliche Berührungsdimension, den körperlichen Schmerz, konzentrierten“, sagte Shirvalkar. „Wir hielten es für wahrscheinlich, dass Schaltkreise im Gehirn, die die emotionalen Anteile des Schmerzes oder sogar die kognitiven Anteile des Schmerzes darstellen, für das Verständnis dessen, was einzelne Patienten durchmachen, wichtiger sein könnten.“

Mehrmals am Tag wurden die Teilnehmer gebeten, den Schmerz zu bewerten, den sie empfanden – wie stark, welche Art und wie sie sich dadurch emotional fühlten.

Anschließend klickten die Patienten auf ein Fernbedienungsgerät, das etwa 30 Sekunden lang ihre Gehirnaktivität aufzeichnete und einen Schnappschuss lieferte, den sie mit ihren selbst berichteten Schmerzen vergleichen konnten, sagte Shirvalkar.

Mithilfe einer Computeranalyse stellten die Forscher fest, dass chronische Schmerzen tendenziell stärker vom OFC abhängen, was dort zu anhaltenden Veränderungen der Gehirnwellen führt, die einen Biomarker für chronische Schmerzen darstellen.

Darüber hinaus fanden sie heraus, dass sie die Aktivität im OFC nutzen konnten, um den selbstberichteten chronischen Schmerzzustand eines Patienten vorherzusagen.

„Wir haben gelernt, dass chronische Schmerzen erfolgreich verfolgt und in der realen Welt tatsächlich erfolgreich vorhergesagt werden können, während Patienten mit ihrem Hund spazieren gehen, während Patienten zu Hause sind, wenn sie morgens aufstehen, wenn sie ihrem Leben nachgehen, “, sagte Shirvalkar. „Wir haben tatsächlich einen objektiven Biomarker für diese Art von Schmerz entwickelt.“

Die Forscher wendeten außerdem Wärme auf Körperbereiche der Teilnehmer an, um zu verfolgen, wie ihr Gehirn auf kurzfristige (akute) Schmerzen reagierte. Bei zwei der vier Patienten konnte die Gehirnaktivität Schmerzreaktionen vorhersagen – aber der ACC schien die Region zu sein, die am stärksten an der Behandlung akuter Schmerzen beteiligt war.

Da diese Elektroden auch eine tiefe Hirnstimulation bewirken können, besteht die Hoffnung, dass Forscher einen Weg finden können, einen „Schrittmacher“ für das Gehirn zu entwickeln, der auftretende chronische Schmerzen moduliert, erklärte Shirvalkar.

„Wir rekrutieren für eine klinische Studie, um zu versuchen, diese Therapie bei Patienten zu entwickeln“, sagte er. Ziel ist es, für die nächste Versuchsphase sechs Patienten zu gewinnen und dann auf 20 oder 30 Patienten zu kommen.

Es könnte auch möglich sein, eine weniger invasive Methode zur Überwachung der chronischen Schmerzen einer Person zu entwickeln, indem ein tragbares Gerät verwendet wird, das Signale aus diesen Gehirnregionen bewertet, bemerkte Shirvalkar.

Die aus dieser Studie gewonnenen Erkenntnisse könnten auch dazu beitragen, weniger invasive Wege zur Behandlung chronischer Schmerzen zu finden, sagte Dr. Desimir Mijatovic, Schmerzmediziner an der Cleveland Clinic in Ohio.

„Es werden bereits einige Behandlungen ausprobiert, beispielsweise die transkranielle Magnetstimulation, die tatsächlich auf diese Teile des Gehirns abzielen und versuchen kann, deren Funktionsweise zu verändern“, sagte Mijatovic. „Es handelt sich um ein externes magnetisches Signal, das an das Gehirn angelegt wird und versucht, die Art und Weise zu ändern, wie die elektrischen Signale gesendet werden. Diese Studie kann möglicherweise weitere Informationen darüber liefern, wie man es macht oder wie man bestimmte Teile des Gehirns anspricht.“

Die neue Studie wurde am 22. Mai in der Zeitschrift veröffentlicht Naturneurowissenschaften, fügt dem Verständnis, dass chronischer Schmerz ganz anders wirkt als akuter Schmerz, mehr Gewicht hinzu, sagte Dr. David Dickerson, Vorsitzender des Ausschusses für Schmerzmedizin der American Society of Anaesthesiologists.

„Klinisch handelt es sich um sehr unterschiedliche Phänomene, wobei akuter Schmerz schützend und chronischer Schmerz etwas Pathologisches ist“, sagte Dickerson. „Chronischer Schmerz schützt uns nicht. Es liegt tatsächlich daran, dass unsere Schutzmechanismen schiefgehen. Und was wir hier sehen, ist, dass es sich tatsächlich sogar in einem anderen Teil des Gehirns befindet.“

QUELLEN: Prasad Shirvalkar, MD, PhD, außerordentlicher Professor, Anästhesie, University of California, San Francisco; Desimir Mijatovic, MD, Schmerzmediziner, Cleveland Clinic, Ohio; David Dickerson, MD, Vorsitzender des Ausschusses für Schmerzmedizin der American Society of Anaesthesiologists; Naturneurowissenschaften22. Mai 2023

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