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5. August 2005

Schmerzen können visualisiert werden

Schmerzen werden mit bildgebenden Techniken wie der funktionellen Kernspintomographie (fMRT) und der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) sichtbar. Die Techniken visualisieren die Schmerzwahrnehmung und Unterschiede im individuellen Schmerzerleben und zeigen, wie und in welchen Hirnstrukturen Schmerzreize verarbeitet werden.

Schmerz ist für das Verhalten und Befinden der Menschen von elementarer Bedeutung. Das "Frühwarnsystem Schmerz" hat eine lebenserhaltende Aufgabe. Ohne Schmerzen wahrzunehmen, kämen Mensch und Tier in lebensbedrohliche Situationen. Schmerzen machen auf äußere Reize und Erkrankungen im Inneren des Körpers aufmerksam. Der akute Schmerz signalisiert eine Gewebeschädigung oder unterstreicht die Notwendigkeit der Genesungsruhe.
Akuter Schmerz wird ausgelöst durch die Erregung der Nozizeptoren, die in der Haut und allen Organen vorkommen. Von den Nozizeptoren wird die Schmerz-Information bis zum Rückenmark geleitet, hier werden die Schmerzsignale auf die Leitungsbahn des zentralen Nervensystems, die zunächst im Rückenmark verläuft und im Gehirn endet, umgeschaltet. Erst wenn die nozizeptive Information im Gehirn angekommen ist, wird der Schmerz gefühlt und die Lokalisation und Ausdehnung der schmerzhaften Körperstelle wahrgenommen, so dass das Individuum in angemessener Form reagieren kann.
Bei den bildgebenden Techniken wie der funktionellen Kernspintomographie (fMRT) und der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) macht man sich zunutze, dass die Aktivität von Nervenzellen mit einer messbaren Änderung der Durchblutung des Gehirns einhergeht. Es hat sich gezeigt, dass die Verarbeitung und Wahrnehmung von Schmerzinformation nicht in einem einzelnen "Schmerzzentrum" im Gehirn erfolgt, sondern an ein ganzes Netzwerk von Hirnstrukturen gebunden ist.

Schmerz-Netzwerk im Gehirn

Mit Hilfe der funktionell bildgebenden Verfahren konnten die wichtigsten Knotenpunkte dieses Schmerz-Netzwerkes identifiziert werden. Dazu gehören insbesondere der Thalamus, die Inselrinde, der primäre und sekundäre somatosensorische Kortex und das Cingulum. Andere Hirnstrukturen, die häufig in Bildgebungsstudien des Schmerzes beobachtet werden, sind der frontale und parietale Kortex, aber auch subkortikale Strukturen wie die Basalganglien und das Kleinhirn. Innerhalb dieses Netzwerkes scheint es "Unternetzwerke" zu geben, die für die Wahrnehmung und das Erleben der einzelnen Schmerzkomponenten verantwortlich sind.
Informationen über Ausmaß, Lokalisation und Intensität eines Schmerzreizes sind insbesondere im Thalamus und der hinteren Insel und dem somatosensorischen Kortex repräsentiert.
"Mit Hilfe eines Thulium-Yag-Lasers in Verbindung mit fMRI konnte gezeigt werden, dass das Gehirn in der Lage ist, den Ort eines Schmerzreizes zu lokalisieren, ohne zusätzliche taktile Informationen zu erhalten, was aus evolutionsbiologischer Sicht von besonderer Bedeutung ist", so Dr. Ulrike Bingel, Neurologische Universitätsklinik, Krankenhaus Eppendorf, Hamburg, auf der 76. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Neurologie. "Interessanterweise ist die räumliche Repräsentation des Schmerzortes nicht nur in höheren kortikalen Arealen des Gehirns enthalten, sondern auch in solchen niederen Strukturen, die maßgeblich an der Generierung von Flucht und Abwehrverhalten beteiligt sind."

Affektive Schmerzkomponente

Zu der affektiven Schmerzkomponente leistet das Cingulum einen besonderen Beitrag. Dies konnte in einer PET-Studie, in der die emotionale Bedeutung eines Schmerzreizes durch Hypnose moduliert wurde, gezeigt werden. Modulation der Schmerzverarbeitung durch kognitive Prozesse ergaben sich in PET- Studien, bei denen Schmerzstimulation mit einer aufwändigen Navigationsaufgabe (Labyrinth) oder einer anderen Aufmerksamkeitsaufgabe gekoppelt wurde. Sowohl die kortikale Schmerzrepräsentation als auch das dazugehörige Schmerzerleben des Probanden ist durch unterschiedliche kognitive Manipulation modifizierbar.
In einer erst kürzlich publizierten PET-Studie wurde jetzt erstmals sichtbar gemacht, dass das Gehirn von Menschen mit höherer Schmerzempfindlichkeit tatsächlich stärker auf den gleichen Schmerzreiz reagiert, als das von Menschen mit geringerer Schmerzempfindlichkeit.
Es gibt aber nicht nur Leitungsbahnen, die nozizeptive Information vom Körper zum Gehirn leiten, sondern auch Nervenbahnen, die vom Gehirn aus bis hinab zum Rückenmark reichen, um die Schmerz-Umschaltstelle im Rü-ckenmark zu kontrollieren.

Die Rolle des "Schmerzwächters"

In Wettkampfsituationen, bei akutem Stress, bei starker Angst oder wenn man stark abgelenkt ist, wirkt das Gehirn hemmend auf diese Schaltstelle ein. So werden Schmerzimpulse unterdrückt. In Extremsituationen (zum Beispiel nach einem Unfall oder bei schweren Verletzungen) kann das Gehirn so den Schmerz lindern und für kurze Zeit sogar ausschalten.
Andererseits wird diese Umschaltstelle bei Angst, Stress und Depressionen im Rückenmark geöffnet - der "Schmerzwächter" ist nicht aktiv, Schmerzen werden stärker wahrgenommen. Eine dauerhafte Öffnung dieser "Schmerzwächter" scheint insbesondere für die Entstehung chronischer Schmerzen von Bedeutung zu sein. Tatsächlich zeigt auch hier die funktionelle Bildgebung, dass es beim chronischen Schmerz zu Modifikationen der Schmerzverarbeitung im Gehirn kommt. Gegenstand der aktuellen Forschung ist ein umfassenderes Verständnis dieser im Gehirn selbst generierten Schmerzmodulation.

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