Voor het eerst hebben onderzoekers pijngerelateerde gegevens geregistreerd vanuit de hersenen van mensen met chronische pijnstoornissen, veroorzaakt door een beroerte of amputatie (fantoompijn). Een lang gekoesterd doel was om te begrijpen hoe pijn wordt vertegenwoordigd door hersenactiviteit en hoe die activiteit te beïnvloeden is om het lijden van chronische pijn te verlichten.
De gegevens werden gedurende maanden verzameld terwijl patiënten thuis waren, en zijn daarna geanalyseerd met behulp van machine learning-tools. Op deze manier identificeerden de onderzoekers een gebied in de hersenen dat geassocieerd wordt met chronische pijn en objectieve biomarkers van chronische pijn bij individuele patiënten.
Deze bevindingen, die een eerste stap vertegenwoordigen naar het ontwikkelen van
nieuwe methoden voor het volgen en behandelen van chronische pijn, zijn gepubliceerd in Nature Neuroscience en gefinancierd door het Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative en het Helping to End Addiction Long-term Initiative (NIH HEAL Initiative) van de National Institutes of Health (NIH).
Chronische pijn
"Walter Koroshetz, M.D., directeur van het National Institute of Neurological Disorders and Stroke, onderdeel van NIH, verklaart dat dit een uitstekend voorbeeld is van hoe de tools voor het meten van hersenactiviteit, voortkomend uit het BRAIN Initiative, succesvol zijn toegepast op het dringende volksgezondheidsprobleem van het verlichten van aanhoudende, ernstige chronische pijn. Hij geeft aan dat de hoop is dat verdere ontwikkeling op basis van deze voorlopige bevindingen zou kunnen leiden tot effectieve, niet-verslavende behandelingen voor pijn."
Chronische pijn is een van de belangrijkste oorzaken van invaliditeit wereldwijd. Neuropathische pijn wordt veroorzaakt door schade aan het zenuwstelsel zelf. Het treedt meestal op als gevolg van letsel aan de zenuwen in ons lichaam, maar bij de individuen in deze studie wordt gedacht dat hun pijn afkomstig is van de hersenen zelf. Dit soort pijn reageert niet goed op de huidige behandelingen en kan invaliderend zijn voor mensen die ermee leven.
"Als je erover nadenkt, is pijn een van de meest fundamentele ervaringen die een organisme kan hebben," zegt Prasad Shirvalkar, M.D., Ph.D., universitair hoofddocent anesthesiologie en neurochirurgie aan de University of California, San Francisco, en hoofdauteur van deze studie. "Ondanks dit weten we nog steeds veel niet over hoe pijn werkt. Door betere tools te ontwikkelen om pijnresponsen in de hersenen te bestuderen en mogelijk te beïnvloeden, hopen we opties te bieden aan mensen die leven met chronische pijnklachten."
Nieuwe benadering
In plaats van traditioneel te vertrouwen op zelfrapportage van individuen die leven met chronische pijn, hebben onderzoekers in deze studie een nieuwe benadering toegepast. Naast het verzamelen van gegevens via vragenlijsten over de intensiteit en emotionele impact van de pijn, hebben ze ook direct gekeken naar veranderingen in de hersenactiviteit in twee specifieke gebieden die geassocieerd worden met pijnreacties: de anterior cingulate cortex (ACC) en de orbitofrontale cortex (OFC). Deze observaties werden gedaan terwijl de deelnemers hun huidige niveau van chronische pijn rapporteerden.
Acute en chronische pijn
Dr. Shirvalkar: "Functionele MRI-studies hebben aangetoond dat de ACC- en OFC-regio's van de hersenen actief worden tijdens experimenten met acute pijn. Onze interesse lag in het onderzoeken of deze regio's ook betrokken zijn bij de verwerking van chronische pijn in de hersenen. We wilden vooral begrijpen hoe de pijn in de loop der tijd verandert en welke hersensignalen mogelijk overeenkomen met, of voorspellend kunnen zijn voor, hoge niveaus van chronische pijn."
Vier deelnemers, waarvan drie met pijn na een beroerte en één met fantoompijn, ondergingen een chirurgische ingreep waarbij elektroden werden geïmplanteerd die gericht waren op hun ACC en OFC. Meerdere keren per dag werden de deelnemers gevraagd om vragen te beantwoorden over hoe ze hun ervaren pijn zouden beoordelen, inclusief de intensiteit, het type pijn en de emotionele impact ervan. Vervolgens werd er een hersenregistratie geïnitieerd door op een afstandsbedieningsapparaat te klikken, waardoor er een momentopname van de activiteit in de ACC en OFC op dat specifieke moment werd verkregen. Door gebruik te maken van machine learning-analyses kon het onderzoeksteam de activiteit in de OFC gebruiken om de chronische pijntoestand van de deelnemers te voorspellen.
Nieuwe therapieën
Deze studie markeert een belangrijke eerste stap in het begrijpen van de patronen van hersenactiviteit die ten grondslag liggen aan onze perceptie van pijn. Door het identificeren van een dergelijke pijnhandtekening, kunnen nieuwe therapieën worden ontwikkeld. Velen zullen ermee geholpen zijn. In Nederland lijden
ruim 2,2 miljoen mensen aan chronisch pijn, met een forse impact op het dagelijks functioneren van patiënten (niet alleen op fysiek niveau, maar ook op het sociaal-emotioneel welzijn.
