Mausstudie: Kopfschmerzen erschließen den emotionalen Hub des Gehirns

Schmerzen in Kopf und Gesicht, einschließlich Augäpfeln, Ohren und Zähnen, werden von den Patienten durchweg als schmerzhafter und emotional belastender eingestuft als Schmerzen in anderen Körperteilen.

Tatsächlich kann das Leiden, das durch chronische Kopf-Gesichts-Schmerzen wie Cluster-Kopfschmerzen und Trigeminusneuralgie verursacht wird, so schwerwiegend werden, dass Patienten chirurgische Eingriffe suchen und sogar die bekannten Nervenbahnen durchtrennen, die Schmerzsignale vom Kopf und Gesicht zum Hinterhirn übertragen. Aber auch nach diesen extremen Maßnahmen leidet eine beträchtliche Anzahl von Patienten weiter.

In einer neuen Mausstudie haben Wissenschaftler der Duke University herausgefunden, wie die Verkabelung des Gehirns hinter dem schweren Leiden an Kopf- und Gesichtsschmerzen steckt. Der Grund geht über die fünf Sinne hinaus und darüber, wie wir uns durch die Schmerzempfindungen emotional fühlen.

Insbesondere sensorische Neuronen, die dem Kopf und dem Gesicht dienen, sind direkt mit einem der primären emotionalen Signalzentren des Gehirns verbunden. Sensorische Neuronen, die in anderen Körperteilen gefunden werden, sind ebenfalls mit diesem Hub verbunden, jedoch nur indirekt.

"Normalerweise konzentrieren sich Ärzte auf die Behandlung des Schmerzempfindens, aber dies zeigt, dass wir auch die emotionalen Aspekte des Schmerzes wirklich behandeln müssen", sagte Dr. Fan Wang, Professor für Neurobiologie und Zellbiologie bei Duke und leitender Autor des Studie.

Schmerzsignale vom Kopf werden über zwei verschiedene Gruppen sensorischer Neuronen zum Gehirn übertragen, und es ist möglich, dass diese Kopfneuronen einfach schmerzempfindlicher sind als die des Körpers. Unterschiede in der Empfindlichkeit allein können jedoch nicht die größere Angst und das größere emotionale Leiden erklären, die Patienten als Reaktion auf Kopf- und Gesichtsschmerzen erfahren, als Körperschmerzen, sagte Wang.

Patientenberichte über größere Angst und Leiden unter Kopf- und Gesichtsschmerzen werden durch die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) gestützt, die eine stärkere Aktivität in der Amygdala - einer Region des Gehirns, die an emotionalen Erfahrungen beteiligt ist - als Reaktion auf Kopfschmerzen als Reaktion zeigt zu Körperschmerzen.

"In Studien am Menschen wurde beobachtet, dass Schmerzen im Kopf und im Gesicht das emotionale System stärker zu aktivieren scheinen", sagte Wang. "Aber die zugrunde liegenden Mechanismen blieben unklar."

Um die neuronalen Schaltkreise zu untersuchen, die den beiden Schmerzarten zugrunde liegen, verfolgten die Forscher die Gehirnaktivität bei Mäusen, nachdem sie entweder eine Pfote oder das Gesicht gereizt hatten. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Reizung des Gesichts zu einer stärkeren Aktivität im parabrachialen Kern (PBL) des Gehirns führte, einer Region, die direkt mit den instinktiven und emotionalen Zentren des Gehirns verbunden ist.

Dann verwendeten sie Methoden, die auf einer neuartigen Technologie basierten, die kürzlich von Wangs Gruppe namens CANE entwickelt wurde, um die Quellen von Neuronen zu identifizieren, die zu dieser erhöhten PBL-Aktivität führten.

"Es war ein Eureka-Moment, weil die Körperneuronen nur diesen indirekten Weg zur PBL haben, während die Kopf- und Gesichtsneuronen zusätzlich zu diesem indirekten Weg auch einen direkten Input haben", sagte Wang. "Dies könnte erklären, warum Sie eine stärkere Aktivierung der Amygdala und der emotionalen Zentren des Gehirns aufgrund von Kopf- und Gesichtsschmerzen haben."

Weitere Experimente zeigten, dass die Aktivierung dieses Weges zu Gesichtsschmerzen führte, während die Stummschaltung des Weges ihn reduzierte.

"Wir haben die erste biologische Erklärung dafür, warum diese Art von Schmerz so viel emotionaler sein kann als andere", sagte Dr. Wolfgang Liedtke, Professor für Neurologie am Duke University Medical Center und Mitautor von Wangs Artikel auch die Behandlung von Patienten mit Kopf- und Gesichtsschmerzen.

"Dies wird nicht nur die Tür zu einem tieferen Verständnis chronischer Kopf- und Gesichtsschmerzen öffnen, sondern auch dazu, diese Erkenntnisse in Behandlungen umzusetzen, die den Menschen zugute kommen."

Laut Liedtke kann die Ausrichtung auf den hier identifizierten Nervenweg ein neuer Ansatz zur Entwicklung innovativer Therapien für diese verheerenden Kopf- und Gesichtsschmerzen sein.

Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Naturneurowissenschaften.

Quelle: Duke University