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Verschiedene kognitive Strategien beeinflussen das Schmerzempfinden. Dabei sprechen sie jeweils unterschiedliche Bereiche im Gehirn an, wie der LMU-Neurowissenschaftler Enrico Schulz zeigt.
Schmerz ist auch eine Kopfsache: Damit das Gehirn angemessen auf Schmerz reagieren kann, muss es sensorische, kognitive und emotionale Aspekte der Schmerzwahrnehmung und -verarbeitung integrieren und bewerten. Voraussetzung dafür ist ein reger Informationsaustausch zwischen verschiedenen Gehirnregionen. Studien haben belegt, dass es einen Zusammenhang zwischen subjektivem Schmerzempfinden und der Aktivität in unterschiedlichen Gehirnarealen gibt. Untersucht wurde dies bisher allerdings vor allem, wenn das Schmerzempfinden durch emotionale Faktoren oder erhöhte Aufmerksamkeit verstärkt wurde. Der LMU-Neurowissenschaftler Enrico Schulz hat nun gemeinsam mit Wissenschaftlern der Universität Oxford untersucht, wie kognitive Strategien zur Schmerzlinderung die Hirnaktivität beeinflussen.
Für ihre Studie fügten die Wissenschaftler insgesamt 20 Probanden und Probandinnen einen Kälteschmerz zu. Währenddessen sollten die Versuchspersonen zur Schmerzlinderung eine von drei Strategien anwenden: (a) von 1000 in 7-er Schritten rückwärts zählen, (b) sich gedanklich etwas Schönes vorstellen oder (c) sich selbst – als eine Art Autosuggestion – einreden, dass die Kälte nicht schmerzt. Mithilfe eines 7T Magnetresonanztomographen fertigten die Wissenschaftler dabei Bilder vom Gehirn an und analysierten dessen Aktivität.
Die Schmerzintensität und damit die Wirksamkeit der verschiedenen Strategien zur Schmerzlinderung schätzten die Probanden mithilfe einer Schmerzskala von 0 bis 100 ein. Dabei zeigte sich, dass Rückwärtszählen die effektivste Methode war. „Offenbar erfordert diese Aufgabe eine so hohe Konzentration, dass der Schmerz in den Hintergrund rückt. Einigen Probanden gelang es sogar, die Schmerzstärke um die Hälfte zu reduzieren“, sagt Schulz. „Eine Probandin hat später berichtet, dass sie die Strategie sogar in der intensiven Phase von Geburtswehen erfolgreich angewandt hat.“
Grundsätzlich reduzieren alle drei Strategien den Schmerz, wie die Wissenschaftler in einer bereits 2019 in der Zeitschrift Cortex veröffentlichten Arbeit berichten. Dabei weist die Gehirnaktivität für jede Strategie ein eigenes Muster auf. Für die aktuelle Studie führten die Wissenschaftler eine sehr aufwendige Analyse der MRT-Scans durch, für die sie das Gehirn in 360 Regionen unterteilten. „Auf diese Weise wollten wir untersuchen, welche Gehirnbereiche zusammenarbeiten müssen, damit die Schmerzreduktion gelingt“, sagt Schulz. „Interessanterweise zeigte sich, dass hierfür kein einzelnes Zentrum oder Netzwerk existiert, das heißt für jede Strategie arbeiten unterschiedliche Regionen in unterschiedlichem Ausmaß zusammen.“
Die Schmerzlinderung ist offenbar ein so komplexer Prozess, dass zahlreiche über das ganze Gehirn verteilte Regionen kooperieren müssen. Wie die Wissenschaftler zeigen, ist bei der Schmerzlinderung durch Rückwärtszählen unter anderem die enge Zusammenarbeit von linker und rechter Inselrinde entscheidend, die Schmerzlinderung durch die gedankliche Vorstellung von etwas Schönem gelingt hingegen nur durch den intensiven Austausch mit dem Stirnlappen. Da der Stirnlappen eine wichtige Kontrollinstanz im Gehirn ist, vermuten die Wissenschaftler, dass die gedankliche Vorstellung von etwas Schönem möglicherweise mehr Kontrolle erfordert, weil das Gehirn mehr „Schubladen“ – etwa Erinnerungen – durchsuchen muss, bis es die „richtige“ findet, während „Zählen“ eine vergleichsweise klare Anforderung ist. „Grundsätzlich gilt im Gehirn aber das Gleiche wie im Arbeitsalltag“, sagt Anne Stankewitz, eine Mitautorin des Papers, „gute Teamarbeit führt zum Erfolg.“ Als nächstes wollen die Forscher untersuchen, ob sich ihre Ergebnisse auch auf chronische Schmerzpatienten übertragen lassen.
eLife2020
Ultra-high field imaging reveals increased whole brain connectivity underpins cognitive strategies that attenuate pain
Enrico Schulz, Anne Stankewitz, Anderson M Winkler, Stephanie Irving, Viktor Witkovsky, Irene Tracey
eLife2020
Kontakt:
Dr Enrico Schulz
Head - Pain Research Group
Department of Neurology
Tel.: +49 89 440074826
https://www.pain.sc/
Dr Enrico Schulz
Head - Pain Research Group
Department of Neurology
Tel.: +49 89 440074826
https://www.pain.sc/
Ultra-high field imaging reveals increased whole brain connectivity underpins cognitive strategies that attenuate pain
Enrico Schulz, Anne Stankewitz, Anderson M Winkler, Stephanie Irving, Viktor Witkovsky, Irene Tracey
eLife2020
https://elifesciences.org/articles/55028
Criteria of this press release:
Journalists
Biology
transregional, national
Research results
German
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