Mehr als ein unangenehmes Gefühl

Schmerz ist ein negatives Gefühl, das wir schnell loswerden wollen. Um den Körper zu schützen, handeln wir, indem wir beispielsweise die Hand zurückziehen. Diese Handlung wird üblicherweise als Folge der Schmerzwahrnehmung aufgefasst. Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat nun gezeigt, dass Wahrnehmung, Handlungsimpuls und Energiebereitstellung gleichzeitig und nicht, wie erwartet, nacheinander im Gehirn entstehen.

Schmerz besteht aus mindestens drei Faktoren: der Wahrnehmung, der Handlung – zum Beispiel dem Zurückziehen der Hand von einer heißen Herdplatte – und der Reaktion des autonomen Nervensystems, das die notwendige Energie für das Handeln bereitstellt. Über das autonome Nervensystem werden die lebenswichtigen Funktionen wie Herzschlag, Atmung, Verdauung und Stoffwechsel gesteuert.

Zusammenspiel aus Verhaltens- und EEG-Messungen

In ihren Versuchen setzten die Forscher um Markus Ploner, Heisenberg-Professor für Human Pain Research, Freiwillige kurzen, unterschiedlich starken Schmerzreizen auf dem Handrücken aus. Um die Schmerzwahrnehmung zu bestimmen, sollten die Personen die wahrgenommene Stärke des Reizes auf einer Skala bewerten. Die Handlungskomponente untersuchte das Team anhand der Reaktionszeit, die die Patienten benötigten, um ihre Finger als Antwort auf die Reize zurückzuziehen. Um auch die dritte Schmerzkomponente, die Reaktion des autonomen Nervensystems, zu bestimmen, maßen sie die Schweißproduktion in den Handinnenflächen.

Gleichzeitig wurde während des Versuchs die Hirnaktivität mit Hilfe der Elektroenzephalographie (EEG) registriert. Mit dieser Methode lässt sich sehr genau sichtbar machen, wann und wie Nervenzellen auf einen Schmerzreiz reagieren.

Schmerzkomponenten entstehen unabhängig voneinander

Für die Auswertung verwendeten Ploner und sein Team die sogenannte Mediationsanalyse. Dieses statistische Verfahren ist in den Sozialwissenschaften inzwischen gut etabliert und wurde von ihnen erstmals auf EEG-Daten angewendet. So konnten sie herausfinden, welche Hirnantworten an der Umsetzung der drei Schmerzkomponenten beteiligt sind, und wann genau diese stattfinden.

Das Ergebnis der Auswertungen überraschte die Forscher: „Wir konnten erstmals sehen, dass die Hirnantworten für die Schmerzkomponenten nicht nacheinander ablaufen, sondern teilweise gleichzeitig. Das heißt, dass die Handlungsvorbereitung und die Energiebereitstellung nicht vollständig von der Schmerzwahrnehmung abhängen, sondern teilweise unabhängig davon umgesetzt werden“, erklärte Laura Tiemann.

Umfassende Schmerztherapie für chronische Schmerzpatienten

Was zunächst abstrakt klingt, könnte auch für Patienten mit chronischen Schmerzen wichtig sein. Ploner empfiehlt für eine umfassende Schmerztherapie alle drei Komponenten des Schmerzes im Auge zu behalten: „Bei chronischen Schmerzpatienten sind möglicherweise nicht nur die Wahrnehmung, sondern auch die Vorbereitung und Durchführung von Handlungen gegen den Schmerz sowie die Energiebereitstellung verändert. Unsere Befunde sind somit ein biologisches Argument für eine Schmerztherapie, die den Schmerz ganzheitlich mit allen seinen Komponenten umfasst. Das würde sowohl psychotherapeutische und medikamentöse als auch physiotherapeutische Therapien beinhalten“, erklärte Ploner.

Originalpublikation:
Tiemann L et al.: Distinct patterns of brain activity mediate perceptual and motor and autonomic responses to noxious stimuli. Nature Communications 2018;9:4487.