Het circuit zou kunnen helpen verklaren waarom mind-body technieken om pijn te beheersen veel mensen lijken te helpen.
“We weten dat mentale activiteiten van de hogere hersenen — cognitie, geheugen, angst, bezorgdheid — ervoor kunnen zorgen dat je meer of minder pijn voelt,” zegt Woolf. “Nu hebben we een fysiologisch pad bevestigd dat verantwoordelijk kan zijn voor de mate van de pijn. We hebben een volumeregelaar in de hersenen voor pijn geïdentificeerd — nu moeten we nog leren hoe we die kunnen uitschakelen.”
Een mind-body pathway
Voorheen werd aangenomen dat pijnsensatie zijn oorsprong vond in neuronen in het ruggenmerg die zintuiglijke informatie van het lichaam ontvingen en doorstuurden naar de hersenen. De nieuwe studie ontdekte dat een kleine groep neuronen in de cortex de tastsensatie kan versterken, door projecties te sturen naar dezelfde delen van het ruggenmerg die tactiele zintuiglijke informatie van het lichaam ontvangen (bekend als de dorsale hoorns).
“De anatomie van dit circuit is al enige tijd bekend, maar niemand heeft daadwerkelijk eerder gekeken naar de functie ervan,” zegt He.
“In normale omstandigheden zijn de tast- en pijnlagen van het ruggenmerg sterk gescheiden door remmende neuronen,” werkt Alban Latremoliere, PhD, een van de vier mede-eerste auteurs van het artikel, uit. “Na zenuwbeschadiging is deze remming verloren gegaan, wat ertoe leidt dat aanrakingsinformatie pijnneuronen activeert. Wanneer de spinale neuronen die verondersteld worden alleen pijn te hebben, deze informatie naar de hersenen sturen, voelen we pijn.”
Hij, Woolf en collega’s denken dat de corticale neuronen die ze identificeerden een potentieel doelwit zouden kunnen zijn voor de behandeling van de tactiele component van neuropathische pijn, via medicijnen of mogelijk elektrische stimulatie van de hersenen, waarbij een feedback-lus wordt doorbroken die de pijnreactie op normaal gesproken niet-pijnlijke aanraking introduceert en overdrijft.
Wanneer het team deze neuronen doorsnijdde of genetisch het zwijgen oplegde in een muismodel van neuropathische pijn, stopten de muizen met terugdeinzen voor lichte, onschuldige aanrakingen, zoals het aaien met een zachte verfkwast of het plaatsen van een stukje plakband op de onderkant van een voet. Maar de muizen behielden hun gevoeligheid voor echt pijnlijke stimuli, en trokken reflexmatig hun pootjes terug bij blootstelling aan warmte, kou of speldenprikken.
Teasing out nerve circuits
De onderzoekers gebruikten recent ontwikkelde technologieën om specifieke groepen neuronen in de hersenen en het ruggenmerg te visualiseren en te targeten. Dit stelde hen in staat om de resultaten te observeren wanneer verschillende neuronen werden geactiveerd of uitgeschakeld in een muismodel, en te observeren welke circuits werden geactiveerd wanneer muizen werden blootgesteld aan schadelijke of onschadelijke stimuli.
Hij merkt op dat sommige clinici hebben geprobeerd om hersenstimulatie te gebruiken als een manier om neuropathische pijn te behandelen, niet altijd met succes.
“Onze bevindingen kunnen ons helpen om de stimulatie te richten op bepaalde gebieden of groepen van neuronen,” zegt He. “Het zou interessant kunnen zijn om naar klinische gegevens te kijken en te proberen de stimulatie in dieren na te bootsen, en te zien met welke stimulatie deze neuronen het zwijgen wordt opgelegd.”
Met functionele beeldvormingstechnologieën zouden onderzoekers kunnen nagaan welke soorten interventies dit circuit maximaal remmen, voegt Woolf toe.
“We hebben nu de mogelijkheid om hele groepen neuronen het zwijgen op te leggen of te activeren en hun patronen van elektrisch vuren in beeld te brengen met een resolutie van een enkel neuron,” zegt hij. “Tien jaar geleden was dit allemaal niet mogelijk.”
Yuanyuan Liu, Alban Latremoliere en Zicong Zhang (Boston Children’s Hospital) en Xinjian Li (NIMH) waren mede-eerste auteurs van het artikel. (Latremoliere is nu aan de Johns Hopkins Medical School.) Kuan Hong Wang (NIMH) was co-senior auteur samen met He en Woolf. De studie werd ondersteund door de Craig Neilsen Foundation, de Paralyzed Veterans of America Foundation, de Dr. Miriam and Sheldon G. Adelson Medical Research Foundation, het National Institute for Neurological Disorders and Stroke, het NIMH (ZIA MH002897) en het Boston Children’s Hospital IDDRC (NIH P30 HD018655, P30EY012196).