Brain-Implantate haben eine Signatur für chronische Schmerzen aufgedeckt.

Wissenschaftler können chronische Schmerzen im Gehirn dank neuer Klarheit erkennen.

Über Monate hinweg haben in den Gehirnen von vier Menschen implantierte Elektroden spezifische Anzeichen für ihre anhaltenden Schmerzen erfasst. Diese detaillierte Ansicht von chronischen Schmerzen, die am 22. Mai in Nature Neuroscience beschrieben wurde, deutet auf neue Möglichkeiten hin, um diese verheerende Erkrankung einzuschränken.

Der Ansatz "bietet einen Weg ins Gehirn, um Schmerzen zu verfolgen", erklärt Katherine Martucci, eine Neurobiologin, die chronische Schmerzen an der Duke University School of Medicine erforscht.

Chronische Schmerzen sind unglaublich häufig. In den USA wurden von 2019 bis 2020 mehr Erwachsene mit chronischen Schmerzen als mit Diabetes, Depressionen oder Bluthochdruck diagnostiziert, berichteten Forscher am 16. Mai in JAMA Network Open. Chronische Schmerzen sind auch unglaublich komplex, eine Mischung, die vom Körper, Gehirn, Kontext, Emotionen und Erwartungen beeinflusst wird, sagt Martucci. Diese Komplexität macht chronische Schmerzen für einen Außenstehenden unsichtbar und sehr schwer zu behandeln.

Eine Behandlungsmethode besteht darin, das Gehirn mit Elektrizität zu stimulieren. Im Rahmen einer klinischen Studie implantierten Forscher an der University of California, San Francisco vier Elektroden in die Gehirne von vier Freiwilligen mit chronischen Schmerzen. Diese Elektroden können sowohl Nervenzellen in zwei Gehirnbereichen überwachen als auch stimulieren: dem Orbitofrontalen Cortex (OFC) und dem Anterioren Cingulären Cortex (ACC). Der OFC ist im Gehirn nicht als Schlüsselbeeinflusser von Schmerzen bekannt, aber diese Region besitzt viele neuronale Verbindungen zu schmerzbezogenen Bereichen, einschließlich des ACC, an dem angenommen wird, dass er an der Schmerzerfahrung beteiligt ist.

Aber bevor die Forscher das Gehirn stimulierten, mussten sie wissen, wie sich chronische Schmerzen darauf auswirkten. Über etwa drei bis sechs Monate überwachten die implantierten Elektroden die Gehirnsignale dieser Menschen, während sie ihr Leben lebten. In dieser Zeit bewerteten die Teilnehmer ihre Schmerzen auf standardisierten Skalen zwei- bis achtmal täglich. Mithilfe ausgefeilter maschineller Lernverfahren verknüpften die Forscher dann jeweils die Schmerzbewertungen eines jeden Menschen mit ihren Hirnaktivitätsmustern und kamen letztendlich auf eine Signatur der chronischen Schmerzen jeder Person.

In vielerlei Hinsicht waren die Muster einzigartig für jede Person, aber es gab Überschneidungen: Die Hirnaktivität im OFC, einem Bereich am vorderen Teil des Gehirns direkt hinter den Augen, folgte dem Ausmaß der chronischen Schmerzen der Menschen. Es traten auch einige unerwartete Schmerzmuster auf, zum Beispiel schwankte der Schmerzverlauf von zwei Freiwilligen in einem etwa dreitägigen Zyklus.

Hirnaktivität im OFC könnte ein solider Biomarker für chronische Schmerzen sein, ein Signal, das sowohl Ärzten helfen kann, auf Behandlungsreaktionen zu reagieren als auch als neue Behandlungsziele dienen kann, sagt die Neurobiologin Chelsea Kaplan vom Chronic Pain and Fatigue Research Center an der University of Michigan in Ann Arbor.

Die Studie wurde nur an vier Menschen durchgeführt, drei mit Schmerzen durch einen Schlaganfall und einer mit Phantomschmerzen nach einer Beinamputation. "Wir müssten wissen, ob sich diese Ergebnisse auf andere Patienten und Schmerzzustände übertragen lassen", sagt Kaplan.

Wenn sich die Hirnaktivitätsmuster als gemeinsam für Menschen mit chronischen Schmerzen herausstellen, könnten sie eines Tages zur Messung von Schmerzen bei Menschen verwendet werden, die nicht kommunizieren können, sagt Martucci. Dazu gehören Menschen in einem nicht reaktionsfähigen Zustand wie solchen mit Locked-In-Syndrom (SN: 7/28/15).

Das Ziel, zuverlässige Marker für chronische Schmerzen zu identifizieren, besteht jedoch nicht darin, festzustellen, ob eine Person Schmerzen hat oder nicht, oder als Ja-Nein-Diagnosetest zu dienen, sagte der Studien-Koautor Prasad Shirvalkar, ein Neurologe an der UCSF, bei einer Pressekonferenz am 18. Mai. Vielmehr geht es darum, die Behandlung zu leiten. Shirvalkar und seine Kollegen führen derzeit eine klinische Studie durch, bei der das Gehirn von Menschen zur Behandlung von chronischen Schmerzen stimuliert wird. „Ich betrachte [den Biomarker] als ein Werkzeug, um dem Arzt tatsächlich bei der Behandlung eines Patienten zu helfen und ihn das Gefühl zu geben, gesehen zu werden.“

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