Sensorische Evidenz und Erwartungen bei der Schmerzverarbeitung

Schmerz ist ein hochkomplexes und subjektives Phänomen, das nicht nur in sensorischen Informationen wurzelt, sondern auch durch kognitive Prozesse wie Erwartung geprägt ist. Das Zusammenspiel von sensorischer Information und Erwartung der Gehirnaktivität bei der Schmerzverarbeitung ist jedoch noch nicht vollständig verstanden. Prädiktive Codierungsmodelle postulieren spezifische Hypothesen über das Zusammenspiel zwischen sensorischen Bottom-Up-Informationen und Top-Down-Erwartungen in Bezug auf Vorhersagefehler bzw. Vorhersagen. Sie implizieren außerdem Gehirnschwingungen mit unterschiedlichen Frequenzen, die eine entscheidende Rolle bei der Verarbeitung von Vorhersagefehlern und Vorhersagen spielen. Genauer gesagt deuten neuere Erkenntnisse in visuellen und auditiven Modalitäten darauf hin, dass Vorhersagen durch Alpha- (8–13 Hz) und Beta-Oszillationen (14–30 Hz) und Vorhersagefehler durch Gamma-Oszillationen (60–100 Hz) widergespiegelt werden. Für die Schmerzverarbeitung wurden diese frequenzspezifischen Zusammenhänge bisher jedoch nicht thematisiert. Das aktuelle Projekt zielt darauf ab, die Gehirnaktivität zu untersuchen, die Vorhersagen, Vorhersagefehler und sensorische Beweise bei der Schmerzverarbeitung unter Verwendung eines Cueing-Paradigmas widerspiegelt. Dazu werden wir bei 50 gesunden Probanden Schmerzreize mit geringer und hoher Intensität auf den linken Handrücken applizieren. Ein visueller Hinweis, der jedem schmerzhaften Stimulus vorausgeht, wird die Intensität des nachfolgenden schmerzhaften Stimulus (niedrig vs. hoch) mit einer Wahrscheinlichkeit von 75 % vorhersagen. Nach jedem Schmerzreiz werden die Teilnehmer gebeten, die wahrgenommene Schmerzintensität zu bewerten. Elektroenzephalographie (EEG) und Hautleitwert werden während der Antizipations- und Stimulationsintervalle kontinuierlich aufgezeichnet. Dieses Paradigma ermöglicht es uns einerseits, schmerzassoziierte Gehirnreaktionen von valid und invalid gecued Trials, also die Darstellung des Vorhersagefehlers, zu vergleichen. Andererseits kann die Gehirnaktivität im Zusammenhang mit Vorhersagen im Erwartungsintervall vor dem Schmerzreiz untersucht werden, indem Versuche mit Hinweisen mit niedriger und hoher Intensität verglichen werden. Darüber hinaus werden wir Modelle vergleichen, einschließlich Vorhersagen, Vorhersagefehler und sensorische Beweise, um die Beteiligung jeder Gehirnreaktion an der Verarbeitung sensorischer Informationen und Erwartungen zu ermitteln. Die Ergebnisse der Studie versprechen, das Zusammenspiel von Vorhersagen, Vorhersagefehlern und sensorischen Beweisen bei der Schmerzverarbeitung aufzuklären und wie sie sich unterschiedlich auf neuronale Oszillationen in verschiedenen Frequenzbändern und schmerzinduzierten Reaktionen beziehen.