Wie schnell fühlen wir Schmerzen? Studie wirft frühere Vorstellungen um
Neue Forschungsergebnisse heben die weit verbreitete Vorstellung auf, dass Menschen im Gegensatz zu anderen Säugetieren Schmerzen langsamer verarbeiten als Berührungen. Die Ergebnisse können erhebliche Auswirkungen auf die Diagnose und Behandlung von Schmerzen haben.
Bisher bestand der wissenschaftliche Konsens darin, dass beim Menschen die Nervensignale, die Berührungen mit dem Gehirn „kommunizieren“, schneller sind als diejenigen, die Schmerzen übertragen.
Dieser Geschwindigkeitsunterschied war nach Ansicht der Forscher auf die Tatsache zurückzuführen, dass Berührungssignale mit einer dicken Myelinschicht durch die Nerven wandern - der isolierenden Lipidschicht, die eine Schutzhülle um die Nerven bildet. Myelin hilft den Nerven, Signale schneller zu leiten.
Im Gegensatz dazu wandern Schmerzsignale durch Nerven, die entweder überhaupt kein Myelin oder nur eine sehr dünne Schicht haben.
Andere Säugetiere haben sogenannte ultraschnelle Nozizeptoren (Rezeptoren, die schädliche oder potenziell schädliche Reize erkennen), dh afferente Neuronen mit einer dicken Myelinschicht, um Schmerzsignale so schnell wie möglich zu übertragen. Aber gilt das auch für Menschen?
Saad Nagi, ein leitender Forschungsingenieur in der Abteilung für klinische und experimentelle Medizin und im Zentrum für soziale und affektive Neurowissenschaften der Universität Linköping in Schweden, leitete kürzlich ein Forscherteam, das diese Frage beantworten wollte.
"Die Fähigkeit, Schmerzen zu fühlen, ist entscheidend für unser Überleben", erklärt Nagi. "Warum sollte unser Schmerzsignalsystem so viel langsamer sein als das für Berührungen verwendete System und so viel langsamer als es sein könnte?"
Um dies herauszufinden, verwendeten die Wissenschaftler eine Technik namens Mikroneurographie, mit der sie den Nervenverkehr von „peripheren Nerven, die zu Muskeln und Haut führen“ visualisieren und verfolgen konnten.
Nagi und sein Team wandten diese Technik auf 100 gesunde Studienteilnehmer an und veröffentlichten die Ergebnisse in der Zeitschrift Fortschritte in der Wissenschaft.
Schmerz breitet sich genauso schnell aus wie Berührung
Die Technik der Mikroneurographie oder „axonale Einzelaufzeichnungen“ ermöglichte es den Forschern, Schmerz- und Berührungssignale in den Nervenfasern eines einzelnen Neurons zu verfolgen.
Nagi und sein Team suchten nach Neuronen, die Signale so schnell wie Berührungen übertragen, sich aber auch wie Nozizeptoren verhalten.
Die Studie ergab, dass 12% der Neuronen mit einer dicken Myelinschicht die gleichen Eigenschaften wie Nozizeptoren hatten, da sie „schädliche Reize“ wie grobe Pinselstriche oder Kneifen erkennen und übertragen konnten.
Schmerzrezeptoren reagieren nicht auf sanfte Berührungen, ebenso wenig wie diese Neuronen, die die Forscher mit weichen Pinselstrichen getestet haben. Schließlich leiteten diese Nervenzellen Schmerzsignale genauso schnell wie berührungsempfindliche Neuronen.
Um zu überprüfen, ob die Funktion dieser superschnellen Nervenzellen tatsächlich darin besteht, Schmerzen zu übertragen, verwendeten die Forscher Messelektroden, um kurze, präzise elektrische Bursts anzuwenden, die auf einzelne Nervenzellen abzielten. Infolgedessen gaben die Studienteilnehmer an, scharfe Nadelstichempfindungen zu verspüren.
„Wenn wir eine einzelne Nervenzelle aktiviert haben, hat dies eine Wahrnehmung von Schmerz verursacht. Wir schließen daraus, dass diese Nervenzellen mit Schmerzzentren im Gehirn verbunden sind“, sagt Nagi.
"Es wird deutlich, dass dick myelinisierte Nervenfasern zum Schmerzempfinden beitragen, wenn sie eine mechanische Ursache haben. Unsere Ergebnisse stellen die Lehrbuchbeschreibung eines schnellen Systems zur Signalisierung von Berührungen und eines langsameren Systems zur Signalisierung von Schmerz in Frage. Wir schlagen vor, dass Schmerz genauso schnell signalisiert werden kann wie Berührung. “
Saad Nagi
Nagi und Kollegen untersuchten auch Menschen, die Nervenschäden erlitten hatten, die dazu führten, dass sie dick myelinisierte Nervenzellen verloren, ihre dünn myelinisierten Nervenzellen jedoch nicht beeinflussten. Aufgrund des Schadens können diese Teilnehmer keine leichte Berührung spüren.
Nagis Team stellte die Hypothese auf, dass der Verlust myelinisierter Nervenfasern auch das neu entdeckte superschnelle Netzwerk von Nozizeptoren beeinflussen würde. Die Forscher fanden heraus, dass diese Personen keine mechanischen Schmerzen haben konnten.
Die Ergebnisse, erklären die Wissenschaftler, können Ärzten helfen, schmerzbedingte Zustände zu diagnostizieren und Menschen, bei denen dieses Symptom auftritt, besser zu versorgen.
