Gehirnkonnektivitätsmuster bei chronischen Erkrankungen des Kiefergelenks

Hinweise auf eine Dysregulation von Gehirnkreisläufen bei chronischen Schmerzen im Allgemeinen und bei Schmerzen bei chronischer temporomandibulärer Erkrankung (TMD) im Besonderen sind gut dokumentiert. Zu den mutmaßlichen Schaltkreisen im Gehirn, die an der Pathophysiologie chronischer Schmerzen beteiligt sind, gehören thalamokortikale Gehirnbahnen, die nozizeptive Signale zentral von peripheren Geweben übertragen. Bahnen zwischen dem medialen präfrontalen Kortex (mPFC) und dem periaquäduktalen Grau (PAG) werden als Teil eines antinozizeptiven Gehirnkreislaufs betrachtet, da sie notwendig sind, um die endogene Schmerzmodulation zu aktivieren. Bei chronischen Schmerzpatienten wurde systematisch über eine Dysfunktion der endogenen Schmerzmodulation berichtet, und eine vom Hauptprüfarzt und anderen durchgeführte Metaanalyse klinischer Studien mit CMD-Patienten zeigte eine erhöhte Schmerzerleichterung und beeinträchtigte Schmerzhemmung bei Patienten im Vergleich zu schmerzfreien Kontrollen.

Die endogene Schmerzmodulation kann mit psychophysikalischen Methoden beurteilt werden. Beispielsweise kann die Schmerzerleichterung mit zeitlicher Schmerzsummierung (TSP) unter Verwendung kurzer schädlicher Stimuli bewertet werden, die wiederholt über peripherem Gewebe bei > 0,3 Hz dargeboten werden. Die Schmerzhemmung kann mit konditionierter Schmerzmodulation (CPM) bewertet werden, indem schädliche Reize über einer Körperstelle präsentiert werden, während gleichzeitig schädliche Reize an anderer Stelle auftreten, um eine Schmerzhemmung zu induzieren. Neuroimaging-Studien bei schmerzfreien Kontrollen zeigten, dass die funktionelle Konnektivität innerhalb von thalamokortikalen und antinozizeptiven Gehirnkreisläufen mit erhöhten TSP- bzw. verringerten CPM-Reaktionen verbunden ist. Es ist nicht bekannt, ob Konnektivitätsmuster innerhalb der thalamokortikalen und antinozizeptiven Gehirnschaltkreise bei chronischen TMD-Patienten verändert sind, was eine endogene Schmerzmodulationsstörung widerspiegelt. Es wird angenommen, dass kortikolimbische Bahnen, die mPFC, Amygdala und Nucleus accumbens verbinden, eine Schlüsselrolle bei chronischen Schmerzen und insbesondere bei der emotionsgesteuerten Modulation nozizeptiver Signale spielen. Kürzlich zeigte eine Längsschnittstudie, dass funktionelle und strukturelle Konnektivitätsmuster, die aus Neuroimaging-Daten zwischen diesen Regionen bestimmt wurden, den Übergang von akuten zu chronischen Rückenschmerzen vorhersagen. Eine Populationsstudie von CMD-Schmerzpatienten zeigte, dass etwa 64 % dieser Patienten auch an komorbiden Kreuzschmerzen leiden, daher ist es möglich, dass Patienten mit chronischen CMD-Schmerzen Gehirnkonnektivitätsmuster aufweisen, die denen ähneln, die bei Patienten mit anhaltenden Rückenschmerzen festgestellt wurden.

Die funktionelle Gehirnkonnektivität wird normalerweise anhand der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) im Ruhezustand beurteilt, bei der die Teilnehmer während fMRT-Scans in Ruhe liegen, um die intrinsische funktionelle Konnektivität (FC) zu messen. Konnektivitätsmuster innerhalb der oben beschriebenen thalamokortikalen, kortikolimbischen und antinozizeptiven Schaltkreise wurden unter Verwendung dieses traditionellen Ansatzes zur FC-Bewertung bestimmt. Jüngste Studien wichen von diesem traditionellen Ansatz ab und bewerteten FC während der Präsentation schädlicher Stimuli während der fMRI-Datenerfassung und identifizierten evozierte FC-Veränderungen. Die Ergebnisse dieser Studien deuten darauf hin, dass schädliche Reize die Verbindungsmuster in Gehirnschaltkreisen beeinflussen, die an der Schmerzverarbeitung bei schmerzfreien Teilnehmern und Fibromyalgie-Patienten beteiligt sind. Daher ist es vernünftig, dass psychophysikalische Tests zur Schmerzerleichterung (z. B. TSP) und Schmerzhemmung (z. B. CPM) Änderungen in den Konnektivitätsmustern innerhalb von Gehirnschaltkreisen im Zusammenhang mit der Schmerzmodulation widerspiegeln könnten. Wenn dies bestätigt wird, könnten diese evozierten Konnektivitätsmuster, die durch die Aktivierung der endogenen Schmerzmodulation identifiziert wurden, als „Signatur“ für die Schmerzmodulation bei Personen dienen, ähnlich einem „funktionellen Connectome-Fingerprinting“, von dem gezeigt wurde, dass es die Fluidintelligenz bei gesunden Teilnehmern unter Verwendung von Daten aus dem Human Connectome Project vorhersagt ( HCP).

Zusammengenommen legen diese Ergebnisse neue Ansätze zur Untersuchung der Dysregulation von Gehirnschaltkreisen bei chronischen CMD-Schmerzen mit Schwerpunkt auf der Gehirnkonnektivität nahe, die als einzigartige chronische Schmerz-"Signaturen" im Zusammenhang mit der endogenen Schmerzmodulationsfunktion dienen können. Es besteht ein entscheidender Bedarf, das Potenzial der Konnektivitätsmuster von Gehirnschaltkreisen zu bestimmen, um als Signaturen für schmerzbedingte Behinderungen zu dienen. Die Bewältigung dieses kritischen Bedarfs wird neue Wege eröffnen, um Untergruppen von Patienten mit chronischen TMD-Schmerzen zu identifizieren, die schlecht auf die Behandlung ansprechen. Das Schließen dieser Wissenslücke hat ein angemessenes Potenzial, um die Möglichkeit für die Entwicklung präziser und valider Bildgebungsmethoden des Gehirns zu schaffen, die eine verfeinerte Phänotypisierung von Patienten mit chronischen CMD-Schmerzen unterstützen, was zu einer frühen Identifizierung von Patienten mit schlechter Prognose führt.

Chronische Schmerzen verursachen bei mehr Amerikanern Leiden als Herzkrankheiten, Diabetes und Krebs zusammen, und TMD ist nach chronischen Rückenschmerzen die zweithäufigste muskuloskelettale Erkrankung, die zu Schmerzen und Behinderungen führt. TMD betrifft ungefähr 5-12 % der Bevölkerung, wobei die jährlichen Schätzungen der wirtschaftlichen Auswirkungen laut einer von der Agency for Healthcare Research and Quality gesponserten Studie zwischen 4 Milliarden US-Dollar pro NIDCR und 32 Milliarden US-Dollar liegen. Schmerzbedingte Behinderungen wirken sich erheblich auf die Lebensqualität der Patienten aus, und eine Untergruppe von Patienten mit chronischen CMD-Schmerzen weist eine hohe schmerzbedingte Behinderung auf, wie durch die Graded Chronic Pain Scale (GCPS) identifiziert, und diese Patienten haben schlechte Prognosen - selbst bei Behandlung - und höhere Gesundheitskosten.

Etwa die Hälfte bis zwei Drittel der CMD-Patienten suchen eine Behandlung auf, und von diesen entwickeln etwa 15 % chronische Schmerzen. Patienten mit chronischem CMD-Schmerz stellen sich mit Schmerzen vor, die ≥6 Monate andauern, und es ist allgemein anerkannt, dass die Pathophysiologie des chronischen CMD-Schmerzes eine Dysregulation von Gehirnkreisläufen beinhaltet. Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass funktionelle und anatomische Eigenschaften des Gehirns, nämlich Konnektivitätsmuster innerhalb bestimmter Gehirnschaltkreise, mit der Verarbeitung, Modulation und Persistenz von Schmerz zusammenhängen. Konnektivitätsmuster des Gehirns innerhalb des thalamokortikalen Schaltkreises sind mit dem Ausdruck einer endogenen Schmerzerleichterung verbunden, während Konnektivitätsmuster zwischen dem präfrontalen Kortex und den Hirnstammkernen, einem antinozizeptiven Schaltkreis, mit der endogenen Schmerzhemmung zusammenhängen. Darüber hinaus sagen Gehirnkonnektivitätsmuster innerhalb kortikolimbischer Bahnen, die an der emotionsgesteuerten Modulation nozizeptiver Signale beteiligt sind, den Übergang von akuten zu chronischen Rückenschmerzen voraus. Diese Konnektivitätsmuster innerhalb von thalamokortikalen, antinozizeptiven und kortikolimbischen Gehirnschaltkreisen wurden bei Patienten mit chronischer CMD nicht beschrieben, und es ist nicht bekannt, ob Konnektivitätsmuster innerhalb dieser Gehirnschaltkreise chronische CMD-Patienten anhand von schmerzbedingten Behinderungen unterscheiden können.