2023 Autor: Bryan Walter | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-05-24 23:09
Amerikanische Biologen führten ein Experiment an Mäusen durch und fanden in einem der Teile der Amygdala - einem kleinen Bereich des Gehirns, der für die Verarbeitung unangenehmer emotionaler Reize verantwortlich ist - eine Population von Neuronen, die für die unangenehmen Empfindungen verantwortlich sind, die durch die Einwirkung von Schmerzreizen verursacht werden. Der Artikel wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht.
Physiologisch wird Schmerz normalerweise als Aktivität von Nozizeptoren beschrieben - sensorischen Neuronen im peripheren Nervensystem unter dem Einfluss von Schmerzreizen (solche, die Körpergewebe schädigen können). Die Aktivität dieser Neuronen (hauptsächlich befinden sie sich in der Haut) sendet ein Signal über die Gefahr eines Reizes an das zentrale Nervensystem (durch das Rückenmark - zum Gehirn). Die Arbeit des Nozizeptorsystems des Körpers kann man sich durch die Reaktion einer Person vorstellen, die eine Kochplatte berührt: Hautneuronen reagieren auf einen Reizstoff und senden ein Schmerzsignal an das Gehirn, woraufhin das Gehirn ein Gefahrensignal zurückschickt - und die Person zieht seine Hand zurück.
Schmerz ist jedoch nicht nur ein physiologisches Gefühl, sondern auch ein affektives, also ein emotionales. Es ist die emotionale Reaktion auf die schmerzhafte Empfindung, die den Wunsch verhindert, dem irritierenden Reiz wieder „zu begegnen“. Dennoch sind physiologische und affektive Reaktionen auf schmerzhafte Reize unterschiedliche Dinge, und wenn der Mechanismus der ersteren gut genug untersucht wurde, ist über letztere nur sehr wenig bekannt.
Wissenschaftler um Gregory Corder von der Stanford University School of Medicine haben beschlossen, sich auf die Amygdala (Amygdala) zu konzentrieren, eine kleine bilaterale Gehirnregion, die negative emotionale Reize verarbeitet – solche, die Angst und Ekel verursachen. Die Forschung zeigt, dass eine Schädigung der basolateralen Amygdala selten genug ist, dass ein irritierender Reiz Schmerzen verursachen kann, ohne unangenehme emotionale Empfindungen zu verursachen.
Das Experiment wurde an Mäusen durchgeführt, bei denen ein Miniaturmikroskop ins Gehirn implantiert wurde, das es ermöglicht, die Aktivität bestimmter Neuronen sichtbar zu machen: Dazu überwachten die Wissenschaftler geladene Calciumionen (Ca2 +), die die Entstehung eines Aktionspotentials durch Axone, also die Aktivität von Neuronen. Als Reize nutzten die Wissenschaftler die Wirkung von Hitze, Kälte und einem Stich durch einen spitzen Gegenstand: Alle Reize reichten aus, um Beschwerden zu verursachen, führten jedoch nicht zu Gewebeschäden. Als Kontrollbedingung (Stimulation, die keine Beschwerden verursacht) verwendeten die Wissenschaftler eine leichte Berührung.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass unangenehme Reize zu mehr Aktivität von Neuronen in der Amygdala führen als neutrale.
Die Anzahl der positiv geladenen Calciumionen in den Axonen der Amygdala-Neuronen, wenn sie Hitze, Kälte, Stich, Licht und ohne Reiz ausgesetzt sind
Als nächstes testeten die Wissenschaftler die Wirkung anderer emotional unangenehmer Reize, die jedoch keine Schmerzen verursachen: ein unangenehmer Geruch, ein bitterer Geschmack, ein lautes Geräusch und andere. Sie fanden heraus, dass trotz der Tatsache, dass viele Amygdala-Neuronen, die aktiv sind, wenn sie diesen Reizen ausgesetzt sind, sich mit Neuronen überschneiden, die bei der Schmerzwahrnehmung aktiv sind, es eine separate Population von Neuronen gibt, die nur aktiv sind, wenn sie auf Schmerzen reagieren – insgesamt handelt es sich um diese Neuronen stellte sich als sechs Prozent heraus.
Um die Rolle von Amygdala-Neuronen als Reaktion auf einen Schmerzreiz zu beurteilen, wurden sie vorübergehend durch Injektion eines künstlichen Rezeptors gehemmt, der selektiv nur durch künstliche Medikamente aktiviert wird (DREADD). Nach Einführung dieser Rezeptoren reagierten die Neuronen des Mausgehirns auf die Einführung des künstlichen Signalmoleküls Clozapin-N-Oxid: Je nach Zustand wurden die Neuronen entweder aktiviert oder gehemmt. Die Forscher fanden heraus, dass Mäuse mit gehemmten Neuronen in der Amygdala, die auf schmerzhafte Reize reagieren, nicht versuchten, die schmerzhaften Reize zu vermeiden.
Schließlich testeten die Forscher die Rolle von schmerzerzeugenden Neuronen bei chronischen Schmerzen. Im Gegensatz zur üblichen Schmerzreaktion auf einen Reizreiz ist der chronische Schmerz durch das Vorliegen von Allodynie (schmerzhafte Reaktion auf Reize, die ihn normalerweise nicht verursachen - zum Beispiel bei Lichteinwirkung bei einem Migränepatienten) und Hyperalgesie (das heißt, eine verstärkte Schmerzreaktion auf schmerzhafte Reize, auch als "Überempfindlichkeit" bekannt. Dazu beschädigten die Wissenschaftler einen der peripheren Nerven in einer der Pfoten. Solche Schäden führten dazu, dass die Mäuse selbst eine leichte Berührung fürchteten und die Pfote entfernten. Interessanterweise nahm die Aktivität der Amygdala-Neuronen unmittelbar nach der Verletzung nicht zu, wenn sie einem harmlosen Reiz ausgesetzt wurde, sondern stieg nach einer Weile (dh wenn sich ein Zustand chronischer Schmerzen durch die verletzte Pfote bildete). Daraus schlossen die Wissenschaftler, dass die Neuronen in der Amygdala, die für die Schmerzreaktion verantwortlich sind, an der Entstehung der Allodynie bei chronischen Schmerzen beteiligt sind.
So gelang es den Autoren der Arbeit zum ersten Mal, die Population von Neuronen genau zu identifizieren, die für unangenehme emotionale Empfindungen verantwortlich sind, wenn sie einem Reiz ausgesetzt sind, der Schmerzen verursacht. Die Studie ist auch deshalb interessant, weil sie Patienten mit diagnostizierten chronischen Schmerzen in Zukunft helfen kann, die Wirkung neutraler Reize zu reduzieren, da diese tatsächlich keine physiologische Schmerzreaktion verursachen und unangenehme Empfindungen hinterlassen.
Im vergangenen Jahr fanden Wissenschaftler heraus, dass das Nervensystem die Wirkung eines schmerzhaften Reizes vorhersagen kann: In Situationen, in denen Schmerzen auftreten können, sendet das Gehirn ein schwächeres Signal an das periphere Nervensystem, gleichzeitig werden Aktionen schneller ausgeführt (vermutlich damit die Schmerzen schneller vergehen).
