Kretsen kan hjälpa till att förklara varför mind-body-tekniker för att kontrollera smärta tycks hjälpa många människor.
”Vi vet att mentala aktiviteter i den högre hjärnan – kognition, minne, rädsla, ångest – kan leda till att du känner mer eller mindre smärta”, säger Woolf. ”Nu har vi bekräftat en fysiologisk väg som kan vara ansvarig för smärtans omfattning. Vi har identifierat en volymkontroll i hjärnan för smärta – nu måste vi lära oss hur man stänger av den.”
En väg mellan kropp och själ
Skuldkänslor ansågs tidigare ha sitt ursprung i neuroner i ryggmärgen som tar emot sensorisk information från kroppen och vidarebefordrar den till hjärnan. Den nya studien visar att en liten grupp neuroner i hjärnbarken kan förstärka känselkänslan genom att skicka projektioner till samma delar av ryggmärgen som tar emot känselinformation från kroppen (de så kallade dorsalhornen).
”Den här kretsens anatomi har varit känd under en längre tid, men ingen har tittat på dess funktion tidigare”, säger He.
”Under normala förhållanden är känsel- och smärtlagren i ryggmärgen starkt åtskilda av hämmande neuroner”, utvecklar Alban Latremoliere, PhD, en av fyra medförfattare till artikeln. ”Efter en nervskada går denna hämning förlorad, vilket leder till att beröringsinformation aktiverar smärtneuronerna. När ryggmärgsneuronerna, som egentligen bara ska vara smärtfria, skickar denna information till hjärnan känner vi smärta.”
Han, Woolf och hans kollegor tror att de kortikala neuronerna som de har identifierat skulle kunna vara en potentiell måltavla för att behandla den taktila komponenten av neuropatisk smärta, med hjälp av läkemedel eller möjligen elektrisk stimulering av hjärnan, genom att bryta en återkopplingsslinga som introducerar och överdriver smärtresponsen på en normalt sett icke-smärtsam beröring.
När teamet skar av dessa neuroner eller tystade dem genetiskt i en musmodell av neuropatisk smärta slutade mössen att backa tillbaka vid lätta, ofarliga beröringar, som att stryka med en mjuk pensel eller att placera en bit tejp på fotsulan. Men mössen behöll sin känslighet för verkligt smärtsamma stimuli och drog reflexmässigt tillbaka sina tassar när de utsattes för värme, kyla eller nålstick.
Teasing out nervkretsar
Forskarna använde nyligen utvecklad teknik för att visualisera och rikta in sig på specifika grupper av nervceller i hjärnan och ryggmärgen. Detta gjorde det möjligt för dem att observera resultaten när olika neuroner aktiverades eller tystades i en musmodell, och observera vilka kretsar som aktiverades när mössen utsattes för skadliga eller ofarliga stimuli.
Han påpekar att en del kliniker har försökt att använda hjärnstimulering som ett sätt att behandla neuropatisk smärta, men att detta inte alltid har varit framgångsrikt.
”Våra resultat kan hjälpa oss att rikta stimuleringen mot särskilda områden eller grupper av neuroner”, säger han. ”Det kan vara intressant att titta på kliniska data och försöka replikera stimuleringen i djur och se vilken typ av stimulering som skulle tysta dessa neuroner.”
Med hjälp av tekniker för funktionell avbildning skulle forskarna kunna undersöka vilka typer av interventioner som maximalt hämmar den här kretsen, tillägger Woolf.
”Vi har nu förmågan att tysta eller aktivera hela grupper av neuronerna och avbilda deras mönster av elektrisk avfyrning med upplösning på en enskild neuron”, säger han. ”Inget av detta var möjligt för tio år sedan.”
Yuanyuan Liu, Alban Latremoliere och Zicong Zhang (Boston Children’s Hospital) och Xinjian Li (NIMH) var medförfattare till artikeln. (Latremoliere är nu vid Johns Hopkins Medical School.) Kuan Hong Wang (NIMH) var medförfattare tillsammans med He och Woolf. Studien stöddes av Craig Neilsen Foundation, Paralyzed Veterans of America Foundation, Dr. Miriam and Sheldon G. Adelson Medical Research Foundation, National Institute for Neurological Disorders and Stroke, NIMH (ZIA MH002897) och Boston Children’s Hospital IDDRC (NIH P30 HD018655, P30EY012196).