Der Schaltkreis könnte erklären helfen, warum Mind-Body-Techniken zur Schmerzkontrolle vielen Menschen zu helfen scheinen.
„Wir wissen, dass mentale Aktivitäten des höheren Gehirns – Kognition, Gedächtnis, Furcht, Angst – dazu führen können, dass man mehr oder weniger Schmerz empfindet“, sagt Woolf. „Jetzt haben wir einen physiologischen Weg bestätigt, der für das Ausmaß des Schmerzes verantwortlich sein könnte. Wir haben einen Lautstärkeregler im Gehirn für Schmerzen identifiziert – jetzt müssen wir lernen, wie man ihn ausschaltet.“
Ein Geist-Körper-Weg
Schmerzempfindungen, so glaubte man bisher, entstehen durch Neuronen im Rückenmark, die sensorische Informationen vom Körper empfangen und an das Gehirn weiterleiten. Die neue Studie ergab, dass eine kleine Gruppe von Neuronen in der Hirnrinde die Berührungsempfindung verstärken kann, indem sie Projektionen zu denselben Teilen des Rückenmarks sendet, die taktile sensorische Informationen vom Körper empfangen (die so genannten dorsalen Hörner).
„Die Anatomie dieses Schaltkreises ist schon seit einiger Zeit bekannt, aber niemand hat sich bisher mit seiner Funktion befasst“, sagt He.
„Unter normalen Bedingungen sind die Berührungs- und Schmerzschichten des Rückenmarks durch hemmende Neuronen stark voneinander getrennt“, erläutert Alban Latremoliere, PhD, einer der vier Co-Erstautoren der Studie. „Nach einer Nervenverletzung geht diese Hemmung verloren, was dazu führt, dass die Berührungsinformationen die Schmerzneuronen aktivieren. Er, Woolf und Kollegen glauben, dass die kortikalen Neuronen, die sie identifiziert haben, ein potenzielles Ziel für die Behandlung der taktilen Komponente neuropathischer Schmerzen sein könnten, und zwar durch Medikamente oder möglicherweise durch elektrische Stimulation des Gehirns, um eine Rückkopplungsschleife zu unterbrechen, die die Schmerzreaktion auf normalerweise nicht schmerzhafte Berührungen einleitet und verstärkt.
Als das Team diese Neuronen in einem Mausmodell für neuropathische Schmerzen abtrennte oder genetisch ausschaltete, hörten die Mäuse auf, vor leichten, harmlosen Berührungen zurückzuschrecken, wie z. B. vor dem Streicheln mit einem weichen Pinsel oder dem Aufkleben eines Klebebands auf die Unterseite eines Fußes. Aber die Mäuse behielten ihre Empfindlichkeit gegenüber wirklich schmerzhaften Reizen bei und zogen reflexartig ihre Pfoten zurück, wenn sie Hitze, Kälte oder Nadelstichen ausgesetzt waren.
Ausschalten von Nervenschaltkreisen
Die Forscher nutzten kürzlich entwickelte Technologien, um bestimmte Gruppen von Neuronen im Gehirn und im Rückenmark sichtbar zu machen und anzusprechen. Dadurch konnten sie die Ergebnisse beobachten, wenn verschiedene Neuronen in einem Mausmodell aktiviert oder ausgeschaltet wurden, und beobachten, welche Schaltkreise aktiviert wurden, wenn die Mäuse schädlichen oder harmlosen Reizen ausgesetzt waren.
Er merkt an, dass einige Kliniker versucht haben, Hirnstimulation als Mittel zur Behandlung neuropathischer Schmerzen einzusetzen, nicht immer mit Erfolg.
„Unsere Ergebnisse könnten uns helfen, die Stimulation auf bestimmte Bereiche oder Gruppen von Neuronen auszurichten“, sagt He. „Es könnte interessant sein, klinische Daten zu betrachten und zu versuchen, die Stimulation bei Tieren zu wiederholen, um zu sehen, welche Art von Stimulation diese Neuronen zum Schweigen bringen würde.“
Mit Technologien der funktionellen Bildgebung könnten Forscher untersuchen, welche Arten von Eingriffen diesen Schaltkreis maximal hemmen, fügt Woolf hinzu.
„Wir haben jetzt die Möglichkeit, ganze Gruppen von Neuronen zum Schweigen zu bringen oder zu aktivieren und ihre elektrischen Feuermuster mit der Auflösung eines einzelnen Neurons darzustellen“, sagt er. „
Yuanyuan Liu, Alban Latremoliere und Zicong Zhang (Boston Children’s Hospital) und Xinjian Li (NIMH) waren Co-Erstautoren der Studie. (Latremoliere ist jetzt an der Johns Hopkins Medical School tätig.) Kuan Hong Wang (NIMH) war zusammen mit He und Woolf Co-Senior-Autor. Die Studie wurde von der Craig Neilsen Foundation, der Paralyzed Veterans of America Foundation, der Dr. Miriam and Sheldon G. Adelson Medical Research Foundation, dem National Institute for Neurological Disorders and Stroke, dem NIMH (ZIA MH002897) und dem Boston Children’s Hospital IDDRC (NIH P30 HD018655, P30EY012196) unterstützt.