Erforschung der Schmerzmodulation mit TMS und wiederholter Schmerzkonditionierung bei gesunden Personen

Hintergrund:

Schmerz und seine Belastung

Schmerzen sind ein weit verbreiteter und komplexer Gesundheitszustand, der erhebliche Auswirkungen auf Einzelpersonen, Familien und die Gesellschaft als Ganzes hat (Goldberg & McGee, 2011). Von den 39,4 Millionen Erwachsenen, die an den meisten Tagen Schmerzen verspüren und über drei Monate anhalten, geben fast zwei Drittel an, dass sie „ständig vorhanden“ sind, wobei mehr als die Hälfte sie als „unerträglich und quälend“ beschreibt (Kennedy et al., 2014). Schmerzen können in physiologische und pathologische Typen eingeteilt werden (Fong & Schug, 2014). Nozizeptiver und entzündlicher Schmerz sind physiologische Reaktionen, die schützende und adaptive Funktionen erfüllen, während pathologischer Schmerz als nicht schützend und maladaptiv gilt (Fong & Schug, 2014).

Zentrale Mechanismen der Schmerzmodulation

(Kosek & Ordeberg, 2000)(Nir & Yarnitsky, 2015)(Cruz-Almeida & Fillingim, 2014.)(Kosek & Ordeberg, 2000)(Nir & Yarnitsky, 2015)(Cruz-Almeida & Fillingim, 2014.)(Kosek & Ordeberg, 2000)(Nir & Yarnitsky, 2015)(Cruz-Almeida & Fillingim, 2014.)Laborbasiert Quantitative sensorische Tests (QST) bewerten die sensorische Funktion mithilfe psychophysischer Methoden und ermitteln Komponenten des Nervensystems, die einen Verlust oder eine Zunahme der sensorischen Funktion zeigen, die zum Schmerz beitragen (Cruz-Almeida & Fillingim, 2014). Das Paradigma der konditionierten Schmerzmodulation (CPM) ist ein dynamisches QST-Maß eines schmerzhemmenden Prozesses, bei dem die Schmerzempfindlichkeit in einem Bereich als Reaktion auf einen entfernt angewendeten schmerzhaften Reiz abnimmt (Pud et al., 2009; Yarnitsky, 2010) und ist daran gewöhnt Bewerten Sie die Fähigkeit der Person, Schmerzen endogen zu hemmen (Ibancos-Losada et al., 2020a). CPM kann ein wertvolles Instrument sein, um mechanistisch basierte Ansätze zur Behandlung schmerzhafter Erkrankungen zu steuern (Cruz-Almeida & Fillingim, 2014). Beispielsweise haben Personen mit schmerzhafter diabetischer Neuropathie und schlecht funktionierendem CPM eine signifikantere Analgesie, wenn sie Duloxetin erhalten, einem Medikament, das die konditionierte Schmerzmodulation verstärkt (Damien et al., 2018). Darüber hinaus ist die Identifizierung und Behandlung der Schmerzquelle mit positiven Veränderungen des CPM verbunden (Damien et al., 2018). Gesunde Personen zeigen im Vergleich zu Menschen mit Schmerzen ein effizienteres CPM (Nir & Yarnitsky, 2015) und eine systematische Überprüfung von Erwachsenen mit chronischen Schmerzen ergab, dass sich die CPM-Effizienz nach einer Verringerung der klinischen Schmerzen verbessert (Goubert et al., 2015). Beispielsweise reduziert die totale Hüftendoprothetik zur Behandlung schmerzhafter Arthrose Gelenkschmerzen und verbessert den postoperativen CPM (Kosek & Ordeberg, 2000). Insgesamt legen diese Studien nahe, dass der CPM-Test das Potenzial hat, das Risiko und die Behandlungsergebnisse bei chronischen Schmerzen vorherzusagen (Nir et al., 2011; Yarnitsky, 2010). Daher kann CPM als wesentlicher Behandlungsmoderator und Mediator angesehen werden.

Die Aktivierung zentraler Mechanismen, insbesondere endogener Hemmsysteme, wird als grundlegender Prozess angesehen, der verschiedenen Interventionen zur Schmerzbehandlung zugrunde liegt. Absteigende schmerzhemmende Systeme, die Teil zentraler Mechanismen sind, spielen eine entscheidende Rolle bei der Vermittlung der analgetischen Wirkung von Interventionen wie der manuellen Therapie (Vicenzino, 1998). Manuelle Therapie stimuliert afferente neuronale Eingaben, die die absteigenden Bahnen des Zentralnervensystems aktivieren, um Schmerzen zu hemmen (Pickar, 2002; Souvlis, Vicenzino & Wright, 2004). Die bedingte Schmerzmodulation (CPM) hat einen ähnlichen Mechanismus und hemmt Schmerzen durch absteigende Modulationswege (Gil-Ugidos et al., 2024; Ibancos-Losada et al., 2020b). Eine kontinuierliche Stimulation dieser zentralen Mechanismen durch CPM könnte möglicherweise die Schmerzverarbeitung verändern und die Schmerzhemmung verstärken.

Rolle der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) bei der Schmerzhemmung

TMS ist eine nicht-invasive neurophysiologische Technik, die Magnetfelder nutzt, um die Gehirnaktivität zu modulieren und zu messen (Sun et al., 2023). Es ist besonders wertvoll für die Untersuchung von Schmerzhemmungsmechanismen und das Verständnis der Verarbeitung von Schmerzreizen im Gehirn. TMS misst die kortikale Erregbarkeit, indem es magnetische Impulse an bestimmte Gehirnregionen abgibt und motorisch evozierte Potenziale aufzeichnet (Ortega-Robles et al., 2023). Diese Technik wird zunehmend zur Untersuchung neuronaler Mechanismen eingesetzt, die an der Schmerzwahrnehmung und -hemmung beteiligt sind, insbesondere bei Erkrankungen, bei denen diese Prozesse gestört sein können, wie z. B. chronischen Schmerzstörungen (Chowdhury et al., 2023; Simis et al., 2021). Indem TMS auf Regionen wie den primären motorischen Kortex oder den präfrontalen Kortex abzielt, hilft es Forschern, die Rolle von erregenden und hemmenden Signalwegen bei der Schmerzunterdrückung oder -erleichterung zu untersuchen (Chowdhury et al., 2023).

TMS und konditionierte Schmerzmodulation (CPM)

TMS wird eingesetzt, um die natürliche Fähigkeit des Gehirns zur Schmerzhemmung (Klein et al., 2015) durch CPM-Paradigmen zu beurteilen. In diesen Studien wird TMS verwendet, um zu bewerten, wie effektiv das Gehirn einer Person Schmerzen unterdrücken kann, wenn ein sekundärer, oft schmerzhafter Reiz eingeführt wird (Pu et al., 1998). Es wird angenommen, dass Personen mit einer geringeren kortikalen Erregbarkeit als Reaktion auf schädliche Reize über eine stärkere endogene Schmerzhemmung verfügen, während Personen mit einer höheren kortikalen Erregbarkeit möglicherweise beeinträchtigte Schmerzhemmungsmechanismen aufweisen (Granovsky et al., 2019; Lefaucheur et al., 2006).

Integration von TMS und CPM in die Schmerzforschung

In dieser Studie werden wir CPM sowohl als Bewertungsinstrument als auch als Interventionsmethode einsetzen. Die Kombination von TMS und CPM bietet einen umfassenden Ansatz zum Verständnis der neurophysiologischen und psychosozialen Faktoren, die die Schmerzmodulation beeinflussen. TMS bietet direkte Messungen der kortikalen Erregbarkeit, während CPM die Fähigkeit einer Person beurteilt, Schmerzen über endogene Signalwege zu modulieren. Als Intervention wird CPM genutzt, um möglicherweise die Reaktionen des Nervensystems zu modulieren. Dieser Ansatz zielt darauf ab, schmerzhemmende Mechanismen durch wiederholte Exposition gegenüber kontrollierten Schmerzreizen zu verstärken, was möglicherweise zu adaptiven neuroplastischen Veränderungen führt. Durch die gleichzeitige Untersuchung der kortikalen Erregbarkeit durch TMS und der endogenen Schmerzmodulation durch CPM wollen wir das komplexe Zusammenspiel zwischen zentralen und peripheren Mechanismen beschreiben, die der Schmerzverarbeitung zugrunde liegen.

Forschungslücken und zukünftige Richtungen

Untersuchungen haben Veränderungen der kortikalen Erregbarkeit im Zusammenhang mit Schmerzerfahrungen gezeigt, wobei der Schwerpunkt hauptsächlich auf chronischen Schmerzzuständen liegt. Es gibt jedoch nur wenige Untersuchungen, die die kortikale Erregbarkeit im Kontext experimenteller Schmerzreaktionen und Veränderungen zentraler Schmerzverarbeitungsmechanismen untersuchen. Obwohl psychologische Faktoren wie Katastrophisierung und Hypervigilanz mit der Schmerzempfindlichkeit in Verbindung gebracht wurden (Edwards et al., 2001; Campbell et al., 2005), spielen soziokulturelle Konstrukte wie ethnische Identität, Optimismus, Belastbarkeit, wahrgenommener Stress und Marginalisierung eine Rolle , und ihre Beziehung zur Schmerzhemmung und kortikalen Erregbarkeit durch kontinuierliche Stimulation zentraler Mechanismen ist noch wenig erforscht.

Spezifische Ziele:

Ziel 1: Untersuchung der Auswirkung wiederholter CPM-Exposition auf die kortikale Erregbarkeit. Hypothese 1: Wiederholte CPM-Exposition wird mit Veränderungen der kortikalen Erregbarkeit verbunden sein.

Ziel 2: Untersuchung des Vermittlungseffekts soziokultureller Faktoren auf die Beziehung zwischen wiederholter CPM-Exposition und kortikaler Erregbarkeit.

Hypothese 2: Soziokulturelle Faktoren vermitteln die Beziehung zwischen wiederholter CPM-Exposition und kortikaler Erregbarkeit und beeinflussen den Grad der Veränderungen der kortikalen Erregbarkeit.

Ziel 3: Untersuchung des Vermittlungseffekts soziokultureller Faktoren auf den Zusammenhang zwischen wiederholter CPM-Exposition und Schmerzempfindlichkeit.

Hypothese 3: Soziokulturelle Faktoren vermitteln die Beziehung zwischen wiederholter CPM-Exposition und Schmerzwahrnehmung.

Wirkung und Bedeutung

Diese Untersuchung schmerzhemmender Mechanismen hat das Potenzial, unser Verständnis der Pathophysiologie chronischer Schmerzen erheblich zu verbessern und neue therapeutische Ziele zu identifizieren. Durch die Aufklärung der neurobiologischen Prozesse, die der Schmerzwahrnehmung und -modulation zugrunde liegen, befasst sich diese Studie mit kritischen klinischen Fragen zu Veränderungen der kortikalen Erregbarkeit und dem Einfluss psychosozialer Faktoren auf die Schmerzwahrnehmung nach einem Training des Nervensystems. Die Hauptinnovation dieses Vorschlags liegt in der umfassenden Bewertung zentraler Schmerzmechanismen durch transkranielle Magnetstimulation (TMS) in Verbindung mit kontinuierlicher Stimulation durch konditionierte Schmerzmodulation (CPM). Dieser Ansatz bietet in Kombination mit der Bewertung soziokultureller Konstrukte wie ethnischer Identität, Optimismus, Belastbarkeit und Marginalisierung bei hispanischen und nicht-hispanischen Bevölkerungsgruppen eine einzigartige Perspektive auf die Schmerzverarbeitung.

Durch die Überbrückung der Lücke zwischen neurophysiologischen Mechanismen und soziokulturellen Einflüssen auf Schmerzen hat diese Forschung das Potenzial, sowohl unser theoretisches Verständnis chronischer Schmerzen als auch die klinische Praxis der Schmerzbehandlung erheblich zu beeinflussen. Die gewonnenen Erkenntnisse könnten zu gezielteren und wirksameren Interventionen führen und letztendlich die Lebensqualität von Menschen mit chronischen Schmerzen verbessern.

Forschungsplan:

Die Studie in diesem Vorschlag basiert auf psychophysischen Daten und selbst gemeldeten Fragebögen unter Verwendung von Methoden, die vom Institutional Review Board der University of Texas El Paso genehmigt wurden. An dieser prospektiven experimentellen Studie sind gesunde Teilnehmer beteiligt, die sich Basisuntersuchungen unterziehen, einschließlich psychologischer Fragebögen und psychophysischer Ansätze zur Messung der individuellen Empfindlichkeit, der endogenen Schmerzmodulation und der transkraniellen Magnetstimulation. Unmittelbar nach einer Interventionsphase werden die Teilnehmer erneut beurteilt. Alle Bewertungen werden von einem Gutachter durchgeführt, der für psychologische Messdaten und Gruppenzuordnung blind ist.

Teilnehmer:

Siebzig Personen werden durch ausgehängte, vom IRB genehmigte Flugblätter auf dem Campus der University of Texas El Paso und in der El Paso-Gemeinde rekrutiert.

Einschlusskriterien: a) schmerzfrei; b) zwischen 18 und 75 Jahren. Ausschlusskriterien: Teilnehmer werden nicht aufgrund ihrer Rasse oder ihres Geschlechts ausgeschlossen, sondern werden ausgeschlossen, wenn sie eine der folgenden Bedingungen erfüllen: a) nicht Englisch sprechend; b) Es ist bekannt, dass eine systemische Erkrankung die Empfindung beeinträchtigt. c) regelmäßige Einnahme verschreibungspflichtiger Schmerzmittel zur Schmerzlinderung; d) aktueller oder früherer chronischer Schmerzzustand; e) derzeit blutverdünnende Medikamente einnehmen; f) jede Blutgerinnungsstörung wie Hämophilie; g) jegliche Kontraindikationen für die Anwendung von Eis oder Kühlpackungen, wie z. B. unkontrollierter Bluthochdruck, Kälteurtikaria, Kryoglobulinämie, paroxysmale Kältehämoglobinurie und Kreislaufbeeinträchtigung; h) an intensiven körperlichen Aktivitäten wie schwerem Heben, Graben, Aerobic oder schnellem Radfahren beteiligt sind.

Personen, die die vorläufigen Screening-Kriterien erfüllen, werden einem persönlichen TMS-Sicherheitsscreening unterzogen (englische und spanische Sprachversionen sind in den Fallberichtsformularen der Studie enthalten). Kurz gesagt: Personen bestehen den TMS-Sicherheitstest, wenn sie kein Metall im Kopf oder in den Augen, keine Herzschrittmacher, Shunts oder Linien, keine Kraniotomie in der Vorgeschichte oder fokale Anfälle in der Vorgeschichte haben. Ein detaillierter Screening-Fragebogen ist in den eingereichten Fallberichtsformularen enthalten.

Einstellungsverfahren und Einverständniserklärung:

Potenzielle Teilnehmer für diese Studie werden durch eine umfassende Strategie rekrutiert, die mehrere Kanäle nutzt. Zu den Rekrutierungsmethoden gehören strategisch platzierte Flyer, gezielte Social-Media-Kampagnen, Mundpropaganda und direkte Empfehlungen von Gesundheitsdienstleistern. Personen, die Interesse an der Studie bekunden, werden gebeten, sich direkt an das Forschungsteam zu wenden. Der Hauptprüfer oder Co-Prüfer liest aus einem vom IRB genehmigten Telefonskript vor oder antwortet über ein vom IRB genehmigtes E-Mail-Skript, um einen Überblick über grundlegende Informationen zur Studie zu geben und Fragen zu beantworten. Teilnehmer, die teilnehmen möchten, werden für das formelle Einwilligungsverfahren entweder mit dem Hauptermittler oder dem Co-Ermittler eingeplant. Die Einverständniserklärung erfolgt im Labor der Abteilung für Physiotherapie am UTEP. Zu diesem Zeitpunkt erläutert der Hauptprüfer oder Co-Prüfer den Studienablauf, den Studienzweck, die Vorteile/Risiken der Teilnahme und die Verwendung geschützter Gesundheitsinformationen. Die Prüfärzte stellen sicher, dass dem Teilnehmer ausreichend Zeit zur Beantwortung etwaiger Fragen gewidmet wird und dass er oder sie die mit der Studie verbundenen Verfahren und Risiken versteht. Wenn sich der Teilnehmer für eine Teilnahme entscheidet, wird gegebenenfalls eine Einverständniserklärung des Teilnehmers eingeholt.

Maßnahmen:

Die Maßnahmen werden vom Hauptermittler, Co-Ermittler und/oder Forschungsassistenten unter der direkten Aufsicht des Primärermittlers oder Co-Ermittlers erhoben.

Fragebögen:

Demografische und historische Faktoren: Die Studienteilnehmer füllen ein Standardformular mit Aufnahmeinformationen aus, einschließlich Geschlecht, Alter, Beschäftigungsstatus, Familienstand, Bildungsniveau und Krankengeschichte. (Poquet & Lin, 2016)(Poquet & Lin, 2016)(Poquet & Lin, 2016)

Das Brief Pain Inventory – Short Form (BPI-sf): Das Brief Pain Inventory – Short Form (BPI-sf) ist ein selbst auszufüllender Fragebogen mit 9 Elementen, der zur Bewertung der Schwere eines Schmerzes und der Auswirkung dieses Schmerzes auf die tägliche Funktionsfähigkeit verwendet wird . Der Schmerzstärkewert wird aus den vier Items zur Schmerzintensität berechnet. Jeder Punkt wird mit einer Bewertung von 0 (kein Schmerz) bis 10 (Schmerz so schlimm, wie Sie sich vorstellen können) bewertet und trägt mit der gleichen Gewichtung zum Endergebnis bei, das von 0 bis 40 reicht (Poquet & Lin, 2016).

Das Multigroup Ethnic Identity Measure (MEIM): Das MEIM ist eine 15-Punkte-Skala, die die ethnische Identität misst. Die Items werden auf einer vierstufigen Likert-Skala bewertet, wobei 1 „stimme überhaupt nicht zu“ und 4 „stimme völlig zu“ bedeutet. Höhere Werte weisen auf eine stärkere ethnische Identität hin (Brown et al., 2014).

Überarbeiteter Lebensorientierungstest (LOT-R): Der LOT-R ist eine 10-Punkte-Selbstberichtsskala, die misst, wie optimistisch oder pessimistisch eine Person in die Zukunft blickt. Es misst den Eigenschaftsoptimismus. Der LOT-R verwendet eine 5-stufige Likert-Skala, wobei 0 „stimme überhaupt nicht zu“ und 4 „stimme völlig zu“ bedeutet. Die Punkte werden summiert und ergeben einen Bereich von 0 bis 32. Höhere Werte weisen auf ein höheres Maß an Optimismus hin (Burke et al., 1989; Hinz et al., 2017; Schou-Bredal et al., 2017).

State Optimism Measure (SOM): Das SOM ist ein 7-Punkte-Maß, das den Optimismuszustand einer Person misst. Es wurden Werte von 1 bis 7 erreicht, wobei höhere Werte auf einen größeren staatlichen Optimismus hinweisen. Es hat sich sowohl in der allgemeinen als auch in der klinischen Bevölkerung als zuverlässig und gültig erwiesen (Chen et al., 2023; Millstein et al., 2019).

Brief Resilience Scale (BRS): Der BRS ist ein Test, der die Fähigkeit einer Person misst, sich von Stress zu erholen. Es besteht aus sechs Items, die auf einer fünfstufigen Skala bewertet werden, wobei die Hälfte der Items positiv und die andere Hälfte negativ formuliert ist. Höhere Durchschnittswerte weisen auf ein höheres Maß an wahrgenommener Belastbarkeit hin. Drei Elemente werden vor der Bewertung umgekehrt codiert (Smith et al., 2008).

Die wahrgenommene gesellschaftliche Marginalisierung (PSM): Die PSM-Skala ist ein Instrument, das misst, wie Menschen die mangelnde Anerkennung und Bedeutungslosigkeit ihrer sozialen Gruppe in den Bereichen Kultur, Politik und Wirtschaft wahrnehmen. Die Punkte der Skala werden auf einer 6-stufigen Likert-Skala bewertet, wobei 1 für „stimme überhaupt nicht zu“ und 6 für „stimme völlig zu“ steht. Eine höhere Gesamtpunktzahl weist auf ein höheres Maß an wahrgenommener gesellschaftlicher Marginalisierung hin (Bollwerk et al., 2022, 2024).

Angst vor Schmerztests: Vor jeder Sitzung des Protokolls wurde eine einzelne visuelle Analogskala (VAS) für Angst vor Schmerztests verabreicht. Das VAS war 100 mm lang und die Teilnehmer wurden darauf hingewiesen, dass die Anker auf der linken Seite „keine Angst vor Schmerztests“ und auf der rechten Seite „die schlimmste Angst vor Schmerztests, die man sich vorstellen kann“ darstellten.

Schmerzkatastrophisierungsskala (PCS): Die Schmerzkatastrophisierungsskala ist ein 13-Punkte-Fragebogen, in dem Einzelpersonen eine Aussage auf einer fünfstufigen Ordinalskala von 0 bis 4 beantworten. Einzelpersonen antworten auf die Frage im Hinblick auf eine frühere schmerzhafte Episode und Höhere Werte deuten auf ein höheres Maß an Schmerzkatastrophe hin (Sullivan et al., 1995b; Osman et al., 2000).

Perceived Stress Scale (PSS): Die PSS ist ein 14-Punkte-Maß, das die Wahrnehmung von Stress durch eine Person misst. Der Wert reichte von 0 bis 56, wobei höhere Werte auf mehr Stress hindeuten. Es hat sich sowohl in der allgemeinen als auch in der klinischen Bevölkerung als zuverlässig und gültig erwiesen (Harris et al., 2023).

Quantitative sensorische Prüfung:

Die Teilnehmer absolvieren quantitative sensorische Tests (QST). Der Forscher wird Schmerzreaktionen auf das quantitative sensorische Testprotokoll unter Verwendung der numerischen Schmerzbewertungsskala (NRS) aufzeichnen. Die numerische Schmerzbewertungsskala ist eine 100-Punkte-Skala, auf der Patienten ihre Schmerzen verbal von 0, was „kein Schmerz“ bedeutet, bis 100, was „das intensivste Schmerzempfinden, das man sich vorstellen kann“ angibt, bewerten können. Das NRS weist solide psychometrische Eigenschaften auf (Bolton und Wilkinson, 1998; DeLoach et al. 1998, Hartrick, Kovan und Shapiro 2003; Jensen et al., 1999; Jensen, 2003).

Langsame Rampe: Mit einem computergesteuerten TSAII NeuroSensory Analyzer von Medoc, Inc. wird ein langsam ansteigender thermischer Reiz an die Haut des dominanten Unterarms des Teilnehmers abgegeben. Die thermischen Reize steigen von einem Ausgangswert von 35 Grad Celsius auf maximal 51 Grad Celsius an Aufsteigende Ein-Grad-Intervalle, jeder Reiz wird 1 Sekunde lang präsentiert. Die Teilnehmer werden angewiesen, anzugeben, wann das Gefühl zum ersten Mal von Wärme zu Schmerz wechselt (Schmerzschwelle) und wann das Gefühl „so schmerzhaft wird, dass man es nicht mehr ertragen kann“ (Schmerztoleranz). Dieser Vorgang wird zweimal mit einem pseudozufälligen Intervall von 1 Sekunde/Minute wiederholt und die Durchschnittstemperatur zum Erreichen des Schwellenwerts und der Toleranz analysiert.

Nach Empfindungen: Die Teilnehmer werden gebeten, das Ausmaß ihres Schmerzempfindens nach dem Entfernen der Thermode zu bewerten. Der wissenschaftliche Mitarbeiter wird die Teilnehmer alle 10 Sekunden dazu auffordern, ihre Schmerzen zu bewerten. Diese Bewertungen werden 60 Sekunden lang abgerufen. Auch diese Antwortbewertungen werden hauptsächlich durch C-Fasern vermittelt.

Druckschmerzschwelle: Ein Algometer mit einer Gummispitze von 1 cm Durchmesser wird mit 1 kg/s an der dominanten Hand am ersten dorsalen Interosseusmuskel angelegt. Die Teilnehmer werden angewiesen, anzugeben, wann sich das Gefühl zum ersten Mal von Druck zu Schmerz ändert (Schmerzschwelle). Dieser Vorgang wird zweimal wiederholt und der durchschnittliche Druck bis zur Schwelle wird analysiert.

Konditionierte Schmerzmodulation (als Bewertung): Die Teilnehmer erhalten einen Testreiz durch Druck, der auf die Netzfläche des dominanten Fußes ausgeübt wird (der Fuß, den der Teilnehmer instinktiv tritt). Der Druck wird mit steigender Intensität ausgeübt, bis der Schmerz 40 von 100 erreicht, und dann abgesetzt. Die Teilnehmer werden angewiesen, „Stopp“ oder „Schmerz“ zu sagen, damit der Reiz beendet werden kann, „wenn Sie einen Schmerz verspüren, der 40 von 100 entspricht“. Dies wird zweimal wiederholt und der Durchschnitt wird analysiert (Yarnitsky et al., 2015). Anschließend erhalten die Teilnehmer einen konditionierenden Kontaktwärmereiz, der 60 Sekunden lang mit einer Intensität von 46,5 °C auf den Daumenballen der nicht dominanten Hand und des nicht dominanten Unterarms angewendet wird (Matre, 2013). Die Probanden werden gebeten, den Hitzeschmerz und die Unannehmlichkeiten während eines 60-sekündigen Versuchs zu bewerten. Die Probanden werden angewiesen, ihre Hand jederzeit zu entfernen, wenn die Hitze unerträglich ist. Nach 60 Sekunden wird die Kontaktwärme vollständig entfernt und der Testreiz wird erneut auf den Hohlraum des dominanten Fußes ausgeübt. Die konditionierte Schmerzmodulation wird als durchschnittliche Schmerzbewertung der zweiten Testreizreihe abzüglich der durchschnittlichen Schmerzbewertung der ersten Testreizreihe berechnet. Negative Zahlen weisen auf eine effiziente Schmerzmodulation hin (Yarnitsky et al., 2012).

TMS-Test: Personen, die die TMS-Sicherheitskriterien erfüllen, werden einem Baseline-TMS unterzogen, um die motorische Ruheschwelle zu bestimmen, Protokolle zur intrakortikalen Kurzzeithemmung (SICI). Bei beiden handelt es sich um etablierte, zuverlässige und gültige Protokolle zur Messung der motorischen kortikalen Erregbarkeit bzw. Hemmung. TMS wird mithilfe einer D702-Spule verabreicht, die über eine Bistim-Einheit (Magstim, Großbritannien) mit Magstim 2002-Magnetstimulatoren verbunden ist. Eine motorische Ruheschwelle, definiert als die Reizintensität, die erforderlich ist, um ein motorisch evoziertes Potenzial von 50 uV in 5 von zehn TMS-Reizen am motorischen Hotspot für den dominanten Abductor pollicis brevis (APB)-Muskel hervorzurufen, wird bestimmt, während der Teilnehmer sitzt und beide Schultern in Neutralstellung sind Mit supiniertem Unterarm und auf einem Kissen im Schoß ruhenden Handflächen. Zur Beurteilung der kortikalen Erregbarkeit werden zwanzig Impulse motorisch evozierter Potentiale von 1 mV Spitze zu Spitze aufgezeichnet. SICI wird untersucht, indem vor dem Teststimulus ein unterschwelliger Konditionierungsreiz angewendet wird, wobei ein Interstimulusintervall von 1 ms (SICI1ms) oder 3 ms (SICI3ms) verwendet wird, um die beiden SICI-Phasen zu bewerten, von denen angenommen wird, dass sie die extrasynaptische bzw. synaptische GABAA-Rezeptoraktivität widerspiegeln. SICI wird mit Konditionierungsreizintensitäten von 50, 65, 80 und 95 % des AMT und einem Teststimulus von 1 mV Amplitude erhalten. Darüber hinaus wird die kurzfristige intrakortikale Fazilitation (SICF) auf ähnliche Weise anhand eines 10-15-ms-Intervalls mit den gleichen Konditionierungsreizintensitäten wie bei SICI bestimmt. Ähnliche TMS-Verfahren werden derzeit im Geed Lab für ein von der UTEP-IRB genehmigtes Protokoll verwendet (#2076486-1, Neuroplastizität und Wiederherstellung der Handfunktion nach Schlaganfall). Wir gehen davon aus, dass wir bei jeder Teilnahme vor und nach der CPM-Intervention 20 motorisch evozierte Potenzialimpulse (MEP), 20 SICI- und 20 SICF-Impulse aufzeichnen werden.

Verfahren:

Teilnehmer, die zustimmen, melden sich für einzelne Testzeitblöcke (90 Minuten) an, um am Experiment teilzunehmen. Die Teilnehmer werden gebeten, vor und nach dem Protokoll die Fragebögen zur ethischen Identität, BPI, LOT-R, SOM, BRS, PSM und PSS auszufüllen. Die Teilnehmer absolvieren vor jeder Protokollsitzung einen VAS-Test für Angst vor Schmerzen. Der Blutdruck wird vor jeder Sitzung mit einem digitalen Blutdruckmessgerät gemessen. Wenn der Blutdruck 140/90 mmHg überschreitet, wird der Teilnehmer aus der Studiensitzung ausgeschlossen und über den Blutdruckwert informiert. Als nächstes werden TMS, CPM und eine Basisbewertung der Schmerzempfindlichkeit abgeschlossen. Nach dem Test sitzen die Teilnehmer 15 Minuten lang ruhig, damit sich die Veränderungen der Schmerzempfindlichkeit nach dem CPM-Test vor dem Eingriff normalisieren können (Lewis et al., 2012). Gesunde Teilnehmer werden randomisiert einer von zwei Gruppen zugeteilt: High Exposure (HE) und Low Exposure (NE).

Hohe Exposition: Die Teilnehmer erhalten insgesamt fünf Sitzungen: vier Sitzungen der Intervention, CPM und TMS als Ergebnis in jeder Sitzung sowie Fragebögen und QST als Ergebnis in der ersten und fünften Sitzung.

Geringe Exposition: Die Teilnehmer erhalten insgesamt nur zwei Sitzungen: eine Sitzung der Intervention, Fragebögen, quantitative sensorische Tests, CPM und TMS als Ergebnis beider Sitzungen.

Die Gruppe mit hoher Exposition wird zwei Wochen lang an 5 Sitzungen (etwa alle 72 Stunden) teilnehmen. Die Low Exposure-Gruppe kommt zweimal (der zweite Besuch etwa 2 Wochen später). Besuche können 2,5 bis 3 Stunden dauern.

Intervention:

CPM: Die Teilnehmer erhalten einen Testreiz durch Druck, der auf die Netzfläche des dominanten Fußes ausgeübt wird. Der Druck wird mit zunehmender Intensität ausgeübt, bis der Schmerz 40 von 100 erreicht, und dann abgesetzt. Die Teilnehmer werden angewiesen, „Stopp“ oder „Schmerz“ zu sagen, damit der Reiz beendet werden kann, „wenn Sie Schmerzen in Höhe von 40 von 100 verspüren“. Dies wird zweimal wiederholt und der Durchschnitt wird analysiert (Yarnitsky et al., 2015). Anschließend erhalten die Teilnehmer einen Konditionierungsreiz, indem sie ihre nicht dominante Hand in das Wasser eintauchen, das von einer Kühleinheit (NESLAB RTE 7 Digital One, Thermo Scientific Co., Massachusetts, USA) gekühlt wird, die das Wasser kontinuierlich zirkulieren lässt, um eine konstante Temperatur von sechs Grad Celsius aufrechtzuerhalten (Männer) bzw. acht Grad Celsius (Frauen) für 60 Sekunden. Die Probanden werden gebeten, die Kälteschmerzen und Unannehmlichkeiten während der vier 60-Sekunden-Versuche zu bewerten. Die Probanden werden angewiesen, ihre Hand jederzeit herauszunehmen, wenn das Wasser unerträglich ist. Wenn dies auftritt oder wenn die Probanden den Schmerz mit mehr als 50 (Skala 0–100) bewerten, wird die Badetemperatur für den folgenden Versuch erhöht. Bei Werten unter 20 wurde eine kleine Menge Eis hinzugefügt, um die Temperatur um bis zu 4 °C zu senken. Nach jedem der vier 60-sekündigen Eintauchvorgänge nahmen die Teilnehmer ihre Hand für 30 Sekunden vollständig vom Kaltpressor ab. Während dieser Zeit wird der Testreiz gemäß dem sequentiellen Paradigma erneut auf die Fußzwischenräume des Fußes angewendet. Die Teilnehmer absolvieren vier 60-sekündige Immersionsphasen. Die konditionierte Schmerzmodulation wird als durchschnittliche Schmerzbewertung der zweiten Testreizreihe abzüglich der durchschnittlichen Schmerzbewertung der ersten Testreizreihe berechnet. Negative Zahlen weisen auf eine effiziente Schmerzmodulation hin (Yarnitsky et al., 2012).

Unmittelbar nach der zugewiesenen Intervention werden TMS und Maßnahmen wie oben beschrieben neu bewertet.