Wissenschaftler haben eine fehlerhafte Methode verwendet, um Schmerzen zu diagnostizieren


Seit vielen Jahren glaubte Neurowissenschaftler, dass sie ein bestimmtes Muster der Hirnaktivität, die als einer Art "Unterschrift" für Schmerzen im Gehirn identifiziert hatte. Vor kurzem hat diese so genannte "Schmerz-Matrix" in Frage gestellt worden, und eine neue Studie von britischen Forschern kann den Mythos ein für allemal zerschlagen haben.

Die Schmerzmatrix ist eigentlich ein Cluster von Regionen im Gehirn, die vorherige bildgebenden Verarbeitung Schmerzwahrnehmung, einschließlich der posterioren Insula und der anterioren cingulären Cortex beteiligt sind. Dies wurde so breit akzeptiert, dass die Signatur-Muster verwendet wurde, um diesen emotionalen Schmerz (wie soziale Ablehnung) deklarieren und körperliche Schmerzen sind dasselbe, das Gehirn angeht. Das Argument lautet, dass etwas wie eine schlechte romantische Trennung die gleiche Wirkung auf die Aktivität des Gehirns hat als eine heiße Tasse Kaffee auf Ihrem t-Shirt zu verschütten.

Neuere Studien haben jedoch Zweifel zu diesen Schlussfolgerungen. Und jetzt Forscher an der University of Reading und University College London haben festgestellt, dass dieser Cluster von Regionen im Gehirn nicht spezifisch für Schmerzen. Es reagiert auch auf laute Geräusche, helles Licht, eine starke nicht schmerzhaft berühren (wie ein fester Händedruck), und ja, soziale Ablehnung. Sie beschreiben ihre Ergebnisse in einer neuen Publikation, die heute in JAMA Neurologie.

"Ich würde nicht sagen, das ist es falsch zu sagen, dass die"Schmerzmatrix"beteiligt ist, bei der Verarbeitung von Schmerzen" sagte Hauptautor Tim Salomons (University of Reading) Gizmodo. "Was ist die Idee, dass es speziell für Schmerzen – das heißt, dass wenn Sie dieses Muster beobachten, nur diese Person können Sie davon ausgehen hat Schmerzen."

Die meisten dieser Studien beschäftigen funktionelle Kernspintomographie (fMRI). Im Gegensatz zu herkömmlichen medizinischen MRI, erzeugt ein statisches Bild des Gehirns ähnlich wie eine Röntgenaufnahme, überwacht fMRI das Gehirn in Aktion. Wenn genügend Neuronen zusammen in Reaktion auf einen bestimmten Reiz feuern, erhöht den Blutfluss auf diejenigen Teile des Gehirns bei der Verarbeitung dieser Eingabe. Die fMRT erkennt dies als leichte Erhöhungen der Sauerstoffgehalt des Blutes – der sogenannten kühne Antwort – in den verschiedenen Regionen. Wunderschöne farbige Bilder machen für tolle Augenweide, aber sie sind nicht wirklich in Echtzeit Momentaufnahmen des Gehirns in Aktion; Vielmehr sind sie Visualisierungen von statistischen Daten.

Wie Wissenschaftler sicher wissen können, wenn das Muster sie sehen ist wirklich ein Indikator für Schmerzen (oder jede andere Art von kognitiven Prozess)? Der Goldstandard ist kognitive Neurowissenschaften Studien, bei denen Patienten mit bestehenden Hirnschäden nach Bradley Voytek, Neurowissenschaftler an der University of California, San Diego, der nicht an der Studie beteiligt war. Also wenn Sie beweisen wollen, dass ein bestimmter Cluster von Hirnregionen Schmerzen kodiert, müssen Sie zunächst ermitteln, dass Patienten mit Schäden an diesen Regionen nicht mehr Schmerz spüren können.

Das war der Kern der belgische Wissenschaftler im Januar in der Fachzeitschrift PLoS Biology veröffentlichten Studie. Unter der Leitung von Giulia Liberati von der Université Catholique de Louvain, an der Studie nahmen sechs Epilepsiekranken mit Elektroden implantiert in der Insula — Teil der Behandlung für ihre Epilepsie. Dann zapped sie die Patienten mit einem kleinen Laser, Schmerz, zusammen mit anderen nicht-schmerzhafte Reize zu induzieren.

Das Ergebnis: jede Art von Reizen produziert das verräterische Muster der Aktivität, unabhängig davon, ob es wirklich schmerzhaft war. Dies deutet darauf hin, dass der Insula eine weit allgemeinere Rolle spielt, vielleicht als eine verbindende Drehscheibe für andere Hirnregionen Sinneswahrnehmung beteiligt.

Aber das ist nur der erste Schritt in die Verbindung nach Voytek widerlegen. Müssen Sie auch bestimmen ob Patienten, die Schmerzen nicht fühlen können – eine seltene Erkrankung, die als angeborene Unempfindlichkeit gegen Schmerzen (CIS) bezeichnet — zeigen keine Aktivität des Gehirns in diesen Regionen. Wenn sie es tun, bedeutet, dass diese Regionen nur mit Schmerzen verbunden sein können.

Das ist die Bedeutung dieser neuesten Studie, die zwei Personen mit CIS und vier andere Themen mit normalen Schmerzwahrnehmung ungefähr im gleichen Alter beteiligt. Themen wurden mit fMRT messen ihre Hirnaktivität und erleben Sie schmerzhaft überwacht "Pin sticht." Die CIS-Themen zeigte genau die gleiche Aktivität des Gehirns in Reaktion auf die Reize als die gesunden Probanden, noch einmal darauf hindeutet, dass das Muster der Hirnaktivität schließlich nicht spezifisch für Schmerzen war.

Zugegeben, es ist eine kleine Probe-Größe, aber in Kombination mit anderen Studien, es sorgt für ein überzeugendes Argument. So wie dieser Begriff einer Schmerz-Matrix wurde so weit verbreitet in erster Linie? "Ich denke, [es ist] denn die Ergebnisse so konsequent in Neuroimaging Studien des Schmerzes sind," sagte Salomons. Und Tiere Studien haben gezeigt, dass einige der Regionen in diesem Cluster ganz sicher in der Verarbeitung von Schmerz beteiligt sind. Sie sind nicht nur exklusiv für die Schmerzwahrnehmung.

"Was ist die Idee, dass es speziell für Schmerzen – das heißt, dass wenn Sie dieses Muster beobachten, nur diese Person können Sie davon ausgehen hat Schmerzen."

Der nächste Schritt wird sein, um die menschliche Gehirn bildgebenden Studien mit Forschung an Tieren zu erweitern. So nützlich, wie fMRI sein kann, "es gerade erzählt Sie, dass die Dinge ereignen sich zusammen [im Gehirn], nicht das, was die spezifische Beziehung ist," sagte Salomons. "So kann es Ihnen sagen, was passiert im Gehirn eines Menschen wenn sie eine besondere Erfahrung haben, aber es nicht ob sagen, dass die Aktivität des Gehirns verursacht wird die Person Erfahrung."

Voytek gerne eine Analogie zu laufen auf einem Laufband während bis zu einer Maschine angeschlossen, die Muskelaktivität von Armen und Beinen aufzeichnet. Die Arme bewegen schneller und schneller als die Geschwindigkeit des Laufband erhöht, so wird es eine starke Korrelation zwischen wie schnell das Thema bewegt und die Rate, an der das Thema seine oder ihre Arme schwingt. Aber das bedeutet nicht, dass die Arme sind laufen wo passiert. Gleiches gilt für bildgebende Untersuchungen. Es können starke Korrelation, aber dies bedeutet nicht notwendigerweise Kausalität.

Tierexperimentelle Studien könnte nützlich sein, um Forscher wie Salomons besser zu verstehen, wie das Gehirn die Wahrnehmung von Schmerzen erzeugt. Dies sollte es ihnen ermöglichen, einzelnen Gehirnzellen ansehen und manipulieren oder ändern sie auf Art und Weise, die einfach nicht möglich mit menschlichen Probanden, so lokalisieren die Funktionen von bestimmten Regionen oder auch spezielle Neurotransmitter (chemische Stoffe, die elektrischen Signale zwischen den Gehirnzellen Relais).

"Wir alle wissen, dass Schmerzen empfindet anders als ein helles Licht oder soziale Ablehnung", sagte Salomons von der vor uns liegenden Herausforderungen. "Wir müssen neue Wege, um die Mechanismen zu verstehen, die diese Erfahrungen machen zu entwickeln. "Ich denke Verständnis dafür, dass die"Schmerzmatrix"ist nicht spezifisch für Push hilft uns in die richtige Richtung Schmerz."

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