Alles Kopfsache: Schmerzen sind heute ein gängiges Problem, können aber durch Ablenkung zumindest gelindert werden, wie ein Experiment bestätigt. Demnach können selbst simple Denkaufgaben wie Zahlen oder auch eine Autosuggestion die Hirnaktivität beeinflussen und das Schmerzempfinden dämpfen. Dabei spielt die Vernetzung verschiedener Gehirnregionen eine große Rolle.
Schmerzen haben eine wichtige Warnfunktion, weil sie uns dazu veranlassen, uns der Ursache der Schmerzen zu entziehen – ob einer heißen Herdplatte oder einer ungesunden Belastung. Wie schmerzempfindlich wir sind, ist jedoch von Person zu Person unterschiedlich und hängt auch von den Umständen ab. So reagieren wir bei Schlafmangel sensibler und auch Erwartungen beeinflussen, wie stark wir Schmerzreize wahrnehmen.
Wie beeinflusst Aufmerksamkeit den Schmerz?
Bisherige Untersuchungen zeigten, dass eine erhöhte Aufmerksamkeit und emotionale Faktoren das Schmerzempfinden verstärken können: Konzentrieren wir uns auf den Schmerz, erscheint er uns oft schlimmer. Andererseits gibt es Hinweise darauf, dass Ablenkung die Schmerzen dämpfen kann. „Allerdings ist die genaue Art, wie sich dabei die Vernetzungen im gesamten Gehirn verändern, insbesondere bei sich lindernden Schmerzen, noch unklar“, erklärt Enrico Schulz von der University of Oxford und der Ludwig-Maximilians-Universität München. Aus diesem Grund hat er nun mit Kollegen untersucht, wie kognitive Strategien zur Schmerzlinderung die Hirnaktivität beeinflussen.
Dies testeten die Wissenschaftler mit 20 Probanden im Alter von 21 bis 37 Jahren. Dabei fügten sie den 18 Frauen und vier Männern jeweils einen kurzen Kälteschmerz zu. Währenddessen sollten die Versuchspersonen zur Schmerzlinderung eine von drei Denkstrategien anwenden: von 1.000 in Siebener-Schritten rückwärts zählen, sich gedanklich etwas Schönes vorstellen oder sich selbst – als eine Art Autosuggestion – einreden, dass die Kälte nicht schmerzt. Im Anschluss schätzten die Probanden die Schmerzintensität und damit die Wirksamkeit der verschiedenen Strategien zur Schmerzlinderung mithilfe einer Schmerzskala von null bis hundert ein.
Mithilfe der funktionellen Magnetresonanz-Tomografie (fMRT) analysierten die Forscher während des Schmerztests die Aktivität in unterschiedlichen Hirnarealen. Um möglichst genaue Ergebnisse zu erhalten, führten sie eine aufwendige Analyse der MRT-Scans durch, für die sie das Gehirn in 360 Regionen unterteilten. „Auf diese Weise wollten wir untersuchen, welche Gehirnbereiche zusammenarbeiten müssen, damit die Schmerzreduktion gelingt“, erklärt Schulz.
Rückwärtszählen besonders effektiv
Das Ergebnis: Alle drei Strategien reduzierten das Schmerzempfinden. „Die Teilnehmer stuften die Reize als signifikant weniger schmerzhaft ein als unter den Kontrollbedingungen“, so die Wissenschaftler. Bei der Zählaufgabe beispielsweise ordneten die Versuchsteilnehmer ihrer Schmerzintensität 21 Punkte weniger zu als ohne die kognitive Ablenkung.
Allerdings wirkten nicht alle Denkaufgaben gleich gut gegen die Schmerzen: Sich etwas Schönes vorzustellen wirkte deutlich weniger effektiv als das Rückwärtszählen.
Der Grund: „Offenbar erfordert diese Aufgabe eine so hohe Konzentration, dass der Schmerz in den Hintergrund rückt. Einigen Probanden gelang es sogar, die Schmerzstärke um die Hälfte zu reduzieren“, sagt Schulz. „Eine Probandin hat später berichtet, dass sie die Strategie sogar in der intensiven Phase von Geburtswehen erfolgreich angewandt hat.“
Zählen erfordert höchste Gehirnaktivität
Diese Unterschiede spiegelten sich auch in der Hirnaktivität wider: Den Ergebnissen zufolge weist die Gehirnaktivität für jede der drei kognitiven Strategien ein eigenes Muster auf.
Bei der Aufgabe, sich etwas Schönes vorzustellen, dokumentierten die Forscher 210 aktive Vernetzungen im Gehirn, die sich signifikant steigerten oder verringerten. „Wir fanden eine Zunahme der Vernetzung über alle kortikalen Hirnregionen verglichen zu einem unmodulierten Schmerzzustand“, so die Wissenschaftler. Eine besonders erhöhte Aktivität zeigte sich in den Stirnlappen.
„Für die Zählaufgabe fanden wir 63 Regionen, die im Vergleich zu den zwei anderen Strategien eine stärkere Aktivität hatten“, so Schulz. „Wir entdeckten eine Zahl an sehr gut vernetzten Regionen, die direkt und indirekt zur Schmerzreduktion beitragen.“ Dazu zählten vor allem Regionen, die großflächig auf der Großhirnrinde liegen und für die Verarbeitung somatischer und visueller Reize verantwortlich sind.
Außerdem entdeckten die Forscher, dass die rechte mittlere Inselrinde der Großhirnrinde verstärkt für den Abruf des mathematischen Wissens angeregt wurde. Die MRT-Bilder wiesen insgesamt auf eine enge Zusammenarbeit zwischen der rechten und der linke Hirnhälfte hin.
Kommunikation im Hirn verdrängt Schmerz
Und die hohe Hirnaktivität zählt sich aus: Da beim Rückwärtszählen beide Hirnhälften miteinander kommunizieren, verdrängen die Probanden den Schmerz, wie die Forscher erklären. Einige der aktivierten Hirnregionen sind zur Lösung der mathematischen Aufgabe aktiviert, aber auch die Regionen der visuellen Wahrnehmung wurden erregt, weil sich die Probanden die Zahlen bildlich im Kopf vorstellten. Als besonders erstaunlich stellte sich heraus, dass zusätzlich auch ein Teil der Gehirnarealen, die Schmerzen verarbeiten – und so zu verminderten Schmerzempfindungen führen – beteiligt waren.
Im Vergleich zu dieser hohen Aktivität beider Gehirnhälften gelingt die Schmerzlinderung durch die gedankliche Vorstellung von etwas Schönem hingegen nur durch den Austausch mit dem Stirnlappen. Da der Stirnlappen eine wichtige Kontrollinstanz im Gehirn ist, vermuten die Forscher, dass diese gedankliche Vorstellung von etwas Schönem möglicherweise mehr Kontrolle erfordert, weil das Gehirn mehr „Schubladen“ – etwa Erinnerungen – durchsuchen muss, bis es die „richtige“ findet, während „Zählen“ eine vergleichsweise klare Anforderung ist.
Hirnareale arbeiten im Team
Die Studie weist damit erstmals darauf hin, dass je nach Denkstrategie unterschiedliche Regionen im Gehirn verknüpft werden – und je mehr Areale beteiligt sind, desto geringer ist das Schmerzempfinden. Die Schmerzlinderung ist damit offenbar ein so komplexer Prozess, dass zahlreiche über das ganze Gehirn verteilte Regionen kooperieren müssen. „Grundsätzlich gilt im Gehirn aber das Gleiche wie im Arbeitsalltag“, sagt Schulz Kollegin Anne Stankewitz, „gute Teamarbeit führt zum Erfolg.“
Als nächstes wollen die Forscher untersuchen, ob sich ihre Ergebnisse auch auf chronische Schmerzpatienten übertragen lassen. (eLife, 2020; doi: 10.7554/eLife.55028)
Quelle: Ludwig-Maximilians-Universität München
