Veränderungen in der affektiven Schmerzverarbeitung bei menschlichen Freiwilligen

Das Erleben von Schmerz ist mehr als die bewusste Wahrnehmung nozizeptiver Signale. Emotionale und motivationale Aspekte begleiten den Schmerz, was zu seiner Aversivität und Vermeidungsmotivation führt. Bei chronischen Schmerzen wurde eine negative hedonische Verschiebung vorgeschlagen, die durch überproportional erhöhte emotional-motivatorische im Vergleich zu sensorisch-diskriminierenden Schmerzreaktionen gekennzeichnet ist. Eine solche negative hedonische Verschiebung spiegelt sich beispielsweise in sehr hohen Komorbiditätsraten von chronischen Schmerzen und affektiven Störungen wie Depressionen und Angstzuständen wider. Allerdings fehlen geeignete psychophysische Methoden zur Differenzierung sensorisch-diskriminierender und emotional-motivationaler Schmerzverarbeitung beim Menschen. Daher sind nur indirekte Beweise für die angenommene negative hedonische Verschiebung bei chronischen Schmerzen verfügbar, obwohl das Verständnis der Mechanismen einer solchen Verschiebung unser Wissen über die Entwicklung und Aufrechterhaltung chronischer Schmerzen auf wichtige Weise mit Auswirkungen über die Schmerzforschung hinaus erweitern würde. Ziel dieser Studie ist es, Methoden zu entwickeln, die es erlauben, sensorisch-diskriminierende und emotional-motivationale Schmerzreaktionen zu differenzieren und Mechanismen der negativen hedonischen Verschiebung zu charakterisieren.

Ein potenzieller Nutzen der Studie wird eine Erweiterung des Wissens über Mechanismen der Entstehung und Aufrechterhaltung chronischer Schmerzen sein, mit einem Fokus auf emotional-motivationale Prozesse, die wahrscheinlich auch bei anderen Krankheiten wie affektiven Störungen relevant sind.

Diese Studie birgt nur minimale Risiken für die Teilnehmer. Die in den experimentellen Untersuchungen eingesetzten Methoden liegen im Bereich der Standardverfahren der Schmerzforschung und der experimentellen Psychologie und werden häufig bei gesunden Probanden und Patienten eingesetzt. Die experimentelle Schmerzstimulation wird an die individuelle Schmerzempfindlichkeit angepasst, um die angewandte Stimulation erträglich zu machen.

Teilstudie 1 Jeder Teilnehmer führt eine Testsitzung von ca. 1,5 Stunden Dauer am Balgrist Campus, Universitätsklinik Balgrist, Zürich durch. Gesunde Freiwillige (N=31) werden rekrutiert. Die Testsitzung umfasst eine Diskriminierungsaufgabe und eine Vermeidungsaufgabe, um sensorisch-diskriminierende und emotional-motivatorische Schmerzkomponenten unabhängig voneinander zu bewerten. Die Aufgaben werden in ausbalancierter Reihenfolge ausgeführt. Nach Erhalt der schriftlichen Einverständniserklärung werden die individuelle Hitzeschmerzschwelle und -toleranz der Teilnehmer bestimmt, auf deren Grundlage die Stimulationsintensität für die Diskriminierungs- und Vermeidungsaufgabe berechnet wird. Nach dieser Bewertung führen die Teilnehmer entweder die Diskriminierungs- oder die Vermeidungsaufgabe durch. Bei der Diskriminationsaufgabe müssen die Teilnehmer angeben, ob sie einen kleinen Temperaturanstieg wahrgenommen haben oder nicht. Bei der Vermeidungsaufgabe können die Teilnehmer eine schmerzhafte Stimulation vermeiden, indem sie schnell genug auf einen visuellen Hinweis reagieren. Die Teilnehmer werden nach dem Zufallsprinzip (ausgewogene Randomisierung) einer von zwei Lernbedingungen zugewiesen, die entweder erfolgreiche Diskriminierung oder Vermeidung verstärken, um sensorisch-diskriminierende oder emotional-motivatorische Schmerzreaktionen zu steigern. Die Verstärkung, umgesetzt durch kleine Geldgewinne, beginnt je nach Zustand nach der Hälfte der Versuche der Diskriminierungs- oder der Vermeidungsaufgabe. Subjektive Bewertungen der empfundenen Schmerzintensität und -unannehmlichkeit werden in beiden Aufgaben als Kontrollvariablen erhoben, um zu testen, ob sich Steigerungen in der sensorisch-diskriminierenden oder emotional-motivatorischen Schmerzverarbeitung auf den subjektiven Reaktionskanal verallgemeinern. Am Ende der Testsitzung füllen die Teilnehmer mehrere Fragebögen aus, um zu untersuchen, ob bestimmte Persönlichkeitsmerkmale mit der in diesen Aufgaben getesteten Lernfähigkeit zusammenhängen.

Teilstudie 2 Jeder Teilnehmer führt eine Testsitzung von ca. 1,5 Stunden Dauer am Balgrist Campus, Universitätsklinik Balgrist, Zürich durch. Die Stichprobe besteht aus Patienten mit unspezifischen muskuloskelettalen chronischen Schmerzen (N=31) und alters- und geschlechtsangepassten gesunden Kontrollpersonen (N=31). Wie in Teilstudie 1 wird die Testsitzung die Diskriminationsaufgabe und die Vermeidungsaufgabe umfassen, um sensorisch-diskriminierende und emotional-motivatorische Schmerzkomponenten unabhängig voneinander zu erfassen. Die Aufgaben werden in ausbalancierter Reihenfolge ausgeführt. Nach Erhalt der schriftlichen Einverständniserklärung werden die individuelle Hitzeschmerzschwelle und -toleranz der Teilnehmer bestimmt, auf deren Grundlage die Stimulationsintensität für die Diskriminierungs- und Vermeidungsaufgabe berechnet wird. Nach dieser Bewertung führen die Teilnehmer entweder die Diskriminierungs- oder die Vermeidungsaufgabe wie in Teilstudie 1 durch. Im Gegensatz zu Teilstudie 1 wird eine Verstärkung in der Vermeidungsaufgabe implementiert, um emotional-motivationale Schmerzreaktionen zu verringern, da davon ausgegangen wird, dass Patienten bereits eine erhöhte emotional-motivationale Schmerzverarbeitung im Vergleich zu sensorisch-diskriminierender Schmerzverarbeitung zeigen. Subjektive Bewertungen der empfundenen Schmerzintensität und -unannehmlichkeit werden in beiden Aufgaben als Kontrollvariablen erhoben, um zu testen, ob sich Steigerungen in der sensorisch-diskriminierenden oder emotional-motivatorischen Schmerzverarbeitung auf den subjektiven Reaktionskanal verallgemeinern. Am Ende der Testsitzung füllen die Teilnehmer mehrere Fragebögen aus, um zu untersuchen, ob bestimmte Persönlichkeitsmerkmale mit einer erhöhten emotional-motivationalen Schmerzverarbeitung zusammenhängen.

Stichprobenumfänge für Teilstudie 1 und 2 basieren auf A-priori-Berechnungen des Stichprobenumfangs unter Verwendung von G*Power 3.1 mit einer gewünschten mittleren Effektgröße f=0,25, alpha=0,05, Beta = 0,80, ANOVA mit wiederholten Messungen zwischen-innerhalb-Subjektdesigns und eine Fluktuationsrate von 10 %. Ergebnisvariablen () werden in separaten gemischten Modellanalysen für ANOVA-Designs mit geeigneten Innersubjekt- und Zwischensubjektfaktoren analysiert. Assoziationen von primären Endpunkten () mit Persönlichkeitsmerkmalen (sekundäre Ergebnisse) werden gegebenenfalls unter Verwendung von Person- oder Spearman-Korrelationskoeffizienten analysiert. Die Signifikanzniveaus werden auf 5 % festgelegt, angepasst an die Rate falscher Entdeckungen für multiples Testen. Effektstärken werden in Form von verallgemeinertem η2 und Cohen's d berechnet.

Teilstudie 3 Jeder Teilnehmer führt eine Testsitzung von ca. 1,25 h Dauer am Balgrist Campus, Universitätsklinik Balgrist, Zürich, durch. Gesunde Freiwillige (N=30) werden rekrutiert. Während der Testsitzung führen die Teilnehmer eine psychophysische Aufgabe durch, um die Metakognition in der Schmerzwahrnehmung als Indikator für die kognitiv-evaluative Schmerzkomponente zu bewerten. Ziel ist es zu beurteilen, ob Metakognition bei der Schmerzwahrnehmung beteiligt ist, und subjektive Bewertungen des wahrgenommenen Schmerzes und wie Metakognition mit der Schmerzintensität zusammenhängt. Nach Erhalt der schriftlichen Einverständniserklärung werden die individuelle Hitzeschmerzschwelle und -toleranz der Teilnehmer bestimmt, auf deren Grundlage die im Experiment zu verwendende Stimulationsintensität berechnet wird. Nach dieser Bewertung führen die Teilnehmer die kognitive Schmerzaufgabe durch. Innerhalb dieser Aufgabe müssen die Teilnehmer angeben, ob sie einen ersten oder zweiten Wärmeschmerzreiz als stärker empfunden haben, ob der höhere als schmerzhaft empfunden wurde oder nicht, und ihr Vertrauen in diese beiden Antworten. Darüber hinaus werden die Teilnehmer mehrere Fragebögen ausfüllen, um zu untersuchen, ob bestimmte Persönlichkeitsmerkmale und persönliche Zustände mit der Metakognition bei Schmerz zusammenhängen.

Die Stichprobengröße der Teilstudie 3 wird nach Kreft und Leeuw (2007) bestimmt, wonach mit einer Stichprobengröße von 30 Teilnehmern und 30 Beobachtungen eine ausreichend große Power erreicht wird, um ebenenübergreifende Interaktionen zu identifizieren. Teilstudie 3 folgt einem Within-Subject-Design mit Messwiederholungen. Die Aufgaben, die von jedem Teilnehmer durchgeführt werden, umfassen den Innersubjektfaktor „Temperaturdifferenz“ (Temperaturunterschiede zwischen erstem und zweitem Reiz) und den Innersubjektfaktor „Temperaturniveau“ (Temperatur relativ zur individuellen Schmerzschwelle jedes Reizes). . Die Reihenfolge der verschiedenen Bedingungen in jeder Aufgabe wird unter Verwendung einer ausgewogenen pseudozufälligen Reihenfolge angewendet. Zum Testen der Hypothese werden 1ai, 1bi und 1c t-Tests durchgeführt. Für Hypothese 1aii und 1bii sind Chi-Quadrat-Tests geplant. Um Hypothese 2a, 2c und 3 zu testen, werden logistische hierarchische lineare Modelle und für Hypothese 2b und 2d hierarchische lineare Modelle durchgeführt.

Im Rahmen dieser Studie werden Methoden entwickelt und validiert, die eine Trennung verschiedener Komponenten der Schmerzwahrnehmung erlauben und derzeit noch nicht verfügbar sind. Darüber hinaus wird auf der Grundlage dieser Methoden ein menschliches Modell entwickelt, wie solche Schmerzkomponenten dissoziieren können, wodurch eine prominente Annahme über Faktoren untersucht werden kann, die entscheidend zur Entstehung und Aufrechterhaltung chronischer Schmerzen beitragen. Die erwarteten Ergebnisse werden die Grundlage für die Entwicklung neuartiger mechanismusbasierter Schmerztherapien bilden.

Es werden psychophysikalische Methoden basierend auf experimenteller Psychologie und Schmerzforschung verwendet, die sich bereits erfolgreich bei der Untersuchung verschiedener Aspekte der Schmerzwahrnehmung und der Modulation der Schmerzwahrnehmung erwiesen haben. Die eingesetzten Methoden liegen im Standardspektrum der Methoden der humanen Schmerzforschung und der experimentellen Psychologie und bergen nur ein minimales Risiko für die Teilnehmer (siehe oben „Risiko-/Nutzenabwägung“).