Erhöhte emotional-motivationale Verarbeitung bei Patienten mit chronischen Schmerzen und ihren neuronalen Korrelaten

Chronische Schmerzen sind ein großes persönliches und gesellschaftliches Problem, das immenses Leid und Einschränkungen der Lebensqualität sowie enorme sozioökonomische Kosten (z. schätzungsweise 11,2 Mio. CHF an direkten und indirekten Kosten für chronische Rückenschmerzen in der Schweiz im Jahr 2011. 90 % der Patienten mit chronischen Rückenschmerzen fallen in die Kategorie der unspezifischen Schmerzen, d. h. Schmerzen ohne eindeutige medizinische Erklärung, die in der neuen Internationalen Klassifikation der Krankheiten ICD-11 (Weltgesundheitsorganisation) als chronische Primärschmerzen bezeichnet werden. Dieser Mangel an medizinischer Erklärung behindert ernsthaft diagnostische Verfahren und wirksame Behandlungen. Für solche unspezifischen Schmerzen sind starke Einflüsse emotionaler und kognitiver Faktoren bekannt. Der Großteil der Schmerzforschung konzentriert sich jedoch auf molekulare und neuronale Mechanismen der Nozizeption (d. h. die neuronale Kodierung und Verarbeitung von tatsächlich oder potenziell gewebeschädigenden Ereignissen), ohne diese Prozesse mit dem subjektiven Erleben und Leiden von Schmerz und modulierenden psychologisch-emotionalen Motiven in Beziehung zu setzen Einflüsse. In Anbetracht der großen Kategorie unspezifischer Schmerzen und der Tatsache, dass eine wirksame Behandlung fehlt, ist mehr Forschung nach einem mechanismusorientierten Rahmen erforderlich, der sich auf emotional-motivationale Schmerzkomponenten und verwandte psychologische Mechanismen konzentriert, wie hier.

Die Wahrnehmung von Schmerz ist multidimensional: Die International Association for the Study of Pain (IASP) definiert Schmerz als „eine unangenehme sensorische und emotionale Erfahrung, die mit einer tatsächlichen oder potenziellen Gewebeschädigung verbunden ist oder in Begriffen einer solchen Schädigung beschrieben wird“, und hebt den entscheidenden Punkt hervor, dass Schmerz beinhaltet immer eine emotionale Komponente. Insbesondere umfasst Schmerz sensorisch-diskriminierende, emotional-motivatorische und kognitiv-evaluative Komponenten, wie sie ursprünglich in Melzacks dreigliedrigem Schmerzmodell vorgeschlagen wurden. Typischerweise sind die sensorisch-diskriminative und die emotional-motivatorische Komponente gut aufeinander abgestimmt; aber diese Komponenten können dissoziieren. Zum Beispiel finden viele Menschen eine schmerzhafte Massage angenehm oder essen gerne scharfe Chilis, wahrscheinlich durch eine Neubewertung des schmerzhaften Gefühls. Extrembeispiele sind die präfrontale Lobotomie, die Cingulotomie oder die starke Morphin-Analgesie, bei der der Schmerz zwar noch in seiner sensorisch-diskriminierenden Dimension wahrgenommen wird, aber seine Aversivität und Bedrohung verliert. Ein solcher Verlust emotional-motivatorischer Schmerzkomponenten kann zu schweren Verletzungen und lebensbedrohlichen Zuständen führen. Obwohl diese Beispiele nur sehr wenige Menschen betreffen, verdeutlichen sie einen konzeptionell wichtigen Punkt: Emotional-motivationale Aspekte sind die treibende Kraft im Schmerz.

Die Dissoziation von Schmerzkomponenten: Wie oben beschrieben und als eine dem dreigliedrigen Schmerzmodell von Melzack innewohnende Idee, können die verschiedenen Schmerzkomponenten dissoziieren. Die zugrunde liegenden Mechanismen, wie eine solche Dissoziation entstehen und aufrechterhalten werden kann, sind weitgehend unklar. Basierend auf früheren Erkenntnissen scheinen operante und assoziative Lernmechanismen wahrscheinliche Kandidaten zu sein.

Unter Anwendung der Mechanismen der assoziativen Konditionierung zeigte ein Gegenkonditionierungsexperiment eindrucksvoll eine Dissoziation zwischen sensorisch-diskriminierenden und emotional-motivatorischen Schmerzkomponenten. Die Gegenkonditionierung ist eine spezifische Form der klassischen Konditionierung, die verwendet wird, um die Wertigkeit eines negativen Reizes durch eine neue Assoziation zwischen einem Verhalten und einem Reiz mit einer entgegengesetzten Wertigkeit zu reduzieren. Zum Beispiel wendete Eroféeva dieses Prinzip im Zusammenhang mit Schmerzen an, indem sie bei Hunden einen positiven Reiz (Futter) mit einem aversiven schmerzhaften Reiz verband. Die appetitliche Reaktion auf den positiven Stimulus ersetzte allmählich und vollständig die aversiven Schmerzreaktionen, was darauf hindeutet, dass der Schmerz seine Aversivität verlor und somit seine emotional-motivatorische Komponente verringerte. Da die Hunde den Schmerzreiz jedoch weiterhin zur Vorhersage des Belohnungsreizes nutzten, müssen sensorisch-unterscheidende Schmerzkomponenten erhalten geblieben sein. Dieses Beispiel veranschaulicht, dass Lernen ein Mechanismus sein könnte, der einer allmählichen Dissoziation von sensorisch-diskriminierenden und emotional-motivatorischen Schmerzkomponenten zugrunde liegt.

Die negative hedonische Verschiebung bei chronischem Schmerz: In Übereinstimmung mit der Beobachtung, dass Lernen im Zusammenhang mit einer Dissoziation verschiedener Schmerzkomponenten verändert werden kann, scheinen emotional-motivatorische Komponenten gegenüber sensorisch-diskriminierenden Komponenten bei chronischem Schmerz zu dominieren. Zum Beispiel bezeichnete das einflussreiche Fear-Avoid-ance-Schmerzmodell chronische Schmerzen in seiner frühesten Version als „übertriebene Schmerzwahrnehmung“ aufgrund einer unverhältnismäßig gesteigerten emotional-motivatorischen im Vergleich zu sensorisch-unterscheidenden Schmerzkomponenten. Eine solche gesteigerte emotional-motivatorische Schmerzwahrnehmung spiegelt sich bei chronischen Schmerzpatienten häufig in einer erhöhten Schmerzaversivität und Schmerzvermeidungsverhalten wider. Darüber hinaus und im Einklang mit solchen Zunahmen deuten neuere Erkenntnisse darauf hin, dass die Schmerzverarbeitung durch eine funktionelle Verschiebung von nozizeptiven zu nicht-nozizeptiven emotionalen Gehirnschaltkreisen bei chronischen Schmerzen gekennzeichnet ist, insbesondere zu frontostriatalen Schaltkreisen. Eine solche Verschiebung des chronischen Schmerzes passt zur Beobachtung eines verstärkten negativen Affekts und beeinträchtigten motivierten Verhaltens, das sich in Anhedonie (d. h. der Unfähigkeit, Lust zu empfinden) und einer sehr hohen Komorbidität (bis zu 86 %) zwischen chronischem Schmerz und affektiven Störungen widerspiegelt. Basierend auf solchen Beobachtungen wurde beschrieben, dass chronischer Schmerz eine negative hedonische Verschiebung induziert. Obwohl dieser Vorschlag oft zitiert wurde und überzeugend ist, um die Entstehung und Aufrechterhaltung unspezifischer chronischer Schmerzen zu erklären, wurden die zugrunde liegenden Mechanismen einer solchen Verschiebung bisher nicht direkt untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass Patienten mit anhaltenden chronischen Rückenschmerzen eine erhöhte Aktivierung im medialen präfrontalen Kortex (mPFC) und in der Amygdala aufweisen, sowie ein vermehrtes Auftreten von weißer Substanz und erhöhte funktionelle Verbindungen zwischen dem mPFC, dem Nucleus accumbens (NAcc) und der Amygdala im Vergleich zu genesenen Patienten und gesunden Kontrollpersonen. Von besonderer Bedeutung ist, dass veränderte frontostriatale Schaltkreise, insbesondere die erhöhte funktionelle Konnektivität zwischen dem NAcc und dem ventromedialen präfrontalen Kortex (vmPFC), den Übergang von subakuten zu chronischen Schmerzen vorhersagen. Darüber hinaus wurde die Bedeutung der NAcc-vmPFC-Konnektivität für die Modulation der Schmerzwahrnehmung bei gesunden Personen bestätigt.

Die Ziele dieser Studie sind daher (1) zu veranschaulichen, dass emotional-motivationale Komponenten im Vergleich zu sensorisch-diskriminierenden Komponenten bei chronischen Schmerzen erhöht sind, (2) zu zeigen, dass emotional-motivative Schmerzreaktionen bei chronischen Schmerzen ebenfalls erhöht sein können durch Gegenkonditionierung verringert, was zu einer Normalisierung der Schmerzwahrnehmung auch im Vergleich zu gesunden Personen führt, und (3) um das neurale Korrelat der Gegenkonditionierungseffekte auf emotional-motivationale Schmerzreaktionen zu bewerten, insbesondere Veränderungen in der funktionellen Konnektivität in frontostriatalen Netzwerken.

Beabsichtigte Intervention: Alle Teilnehmer führen eine psychophysische Aufgabe durch, um sensorisch-diskriminierende und emotional-motivatorische Schmerzreaktionen gleichzeitig zu bewerten. In Teilstudie 1 wird ein assoziatives Lernparadigma implementiert, um die sensorisch-diskriminierenden Schmerzreaktionen gegenüber emotional-motivatorischen Schmerzreaktionen durch monetäre Verstärkung zu dissoziieren. In Teilstudie 2 werden die Auswirkungen der Gegenkonditionierung auf frontostriatale Netzwerke durch MRT bewertet.

Potenzial für neue wissenschaftlich verallgemeinerbare Erkenntnisse: Unser Wissen über die grundlegenden Mechanismen des Schmerzes hat in den letzten Jahren rasant zugenommen. Dennoch ist die Behandlung chronischer Schmerzen überraschend erfolglos. Insbesondere Patienten mit unspezifischen Schmerzen werden oft nicht effizient behandelt. Diese Lücke zwischen Grundlagenwissen und angewandter Behandlung ist wahrscheinlich auf eine Diskrepanz zwischen Forschungsschwerpunkten und den subjektiven Beschwerden der Patienten zurückzuführen. Die Grundlagenforschung konzentriert sich auf neurobiologische Grundmechanismen, z. auf molekularer und neuronaler Ebene. Obwohl unbestreitbar von hoher Relevanz für unser Verständnis von Pian, ist es schwierig, diese grundlegenden Mechanismen direkt auf das vielfältige Schmerzempfinden des Menschen zu übertragen, da dieses stark durch emotionale und kognitive Prozesse moduliert werden kann. Das Ziel dieser Studie ist es, einen wesentlichen Beitrag zur Schließung dieser Lücke zu leisten, indem (1) neue Methoden bereitgestellt werden, die für eine angemessene Untersuchung des skizzierten Problems erforderlich sind, und (2) neue Erkenntnisse über Schmerzmechanismen gesammelt werden, die für die Entwicklung und Aufrechterhaltung chronischer Schmerzen relevant sind Schmerz.

Diese Studie ist eine klinische Studie der Kategorie A, da sie eine Intervention umfasst, die weder ein Medikament noch eine Transplantation ist. Das Risiko für die Teilnehmer ist minimal.