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Wissenschaftler entschlüsseln Gehirnsignale für Schmerzen

Wissenschaftler entschlüsseln Gehirnsignale für Schmerzen

Forscher haben einen Bereich des Gehirns identifiziert, der mit chronischen Schmerzen in Verbindung steht, was Hoffnungen auf neue Behandlungsmöglichkeiten weckt. Sie haben zum ersten Mal Gehirnsignale für Schmerzen aufgezeichnet und dabei eine Technik des maschinellen Lernens eingesetzt, die zu Behandlungen von Schmerzen führen könnte.

Sie zeichneten schmerzbezogene Daten aus dem Inneren des Gehirns von Personen auf, die an chronischen Schmerzstörungen infolge eines Schlaganfalls oder einer Amputation leiden. Mit Hilfe von maschinellem Lernen konnten sie dann aus der Nervenaktivität den Schweregrad der Schmerzen vorhersagen.

Die Forscher erklärten, dass die in Nature Neuroscience veröffentlichten Ergebnisse einen Weg zur Entwicklung von Behandlungen für chronische Schmerzen aufzeigen könnten, die weltweit mit am häufigsten zu Behinderungen führen.

Die Forschung wurde durch zwei Initiativen finanziert - die Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) der National Institutes of Health (NIH) und die Helping to End Addiction Long-term Initiative.

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"Dies ist ein großartiges Beispiel dafür, wie die aus der BRAIN-Initiative stammenden Instrumente zur Messung der Gehirnaktivität auf das bedeutende Problem der öffentlichen Gesundheit angewandt werden, nämlich die Linderung anhaltender, starker chronischer Schmerzen", sagte Walter Koroshetz, Direktor des National Institute of Neurological Disorders and Stroke, in einer Erklärung.

"Wir sind zuversichtlich, dass diese vorläufigen Ergebnisse zu wirksamen, nicht süchtig machenden Schmerztherapien führen könnten".

Hoffnung für Menschen, die mit chronischen Schmerzen leben

Bisher haben Forscher Daten über chronische Schmerzen in der Regel durch Selbstauskunft der Patienten anhand von Fragebögen über die Intensität und die emotionalen Auswirkungen der Schmerzen erhoben.

In dieser Studie wurden die Veränderungen der Hirnaktivität in zwei Hirnregionen - dem anterioren cingulären Kortex (ACC) und dem orbitofrontalen Kortex (OFC) -, in denen vermutlich Schmerzreaktionen auftreten, direkt untersucht, während die Patienten ihre Schmerzstärke selbst einschätzten. Drei der Teilnehmer hatten Schmerzen nach einem Schlaganfall und einer hatte Phantomschmerzen, und alle hatten neuropathische Schmerzen.

Neuropathische Schmerzen treten am häufigsten nach Verletzungen der Nerven in unserem Körper auf, aber bei den Personen in dieser Studie wurde angenommen, dass ihre Schmerzen vom Gehirn selbst ausgehen. Diese Art von Schmerz spricht auf die derzeitigen Behandlungsmethoden nicht gut an und kann für die Betroffenen sehr belastend sein.

Ihnen wurden chirurgisch Elektroden implantiert, die auf ihren ACC und OFC abzielten. Mehrmals am Tag beantworteten die Teilnehmer Fragen zu ihren Schmerzen und veranlassten eine Aufzeichnung des Gehirns, die eine Momentaufnahme der Aktivität in den beiden Hirnregionen lieferte. Mit Hilfe einer Analyse des maschinellen Lernens konnte dann der chronische Schmerzzustand der Teilnehmer vorhergesagt werden.

Es gibt immer noch so viel, was wir nicht über die Funktionsweise von Schmerzen wissen

Prasad Shirvalkar, außerordentlicher Professor für Anästhesie und neurologische Chirurgie an der Universität von Kalifornien

"Wenn man darüber nachdenkt, ist Schmerz eine der grundlegendsten Erfahrungen, die ein Organismus machen kann", sagte Prasad Shirvalkar, außerordentlicher Professor für Anästhesie und neurologische Chirurgie an der University of California, San Francisco, und Hauptautor dieser Studie.

"Trotzdem gibt es noch so viel, was wir nicht über die Funktionsweise von Schmerz wissen. Durch die Entwicklung besserer Instrumente zur Untersuchung und potenziellen Beeinflussung von Schmerzreaktionen im Gehirn hoffen wir, Menschen, die unter chronischen Schmerzen leiden, Optionen anbieten zu können."

Diese Studie ist ein erster Schritt zur Aufdeckung der Muster der Gehirnaktivität, die unsere Schmerzwahrnehmung verursachen. Die Forscher glauben, dass die Identifizierung dieser Schmerzsignatur die Entwicklung neuer Therapien ermöglichen wird, die die Gehirnaktivität verändern können, um das Leiden aufgrund chronischer Schmerzen zu lindern.

Weitere Studien mit mehr Teilnehmern sind erforderlich, um festzustellen, ob verschiedene Schmerzzustände dieselbe Aktivität aufweisen, die in dieser Studie aufgezeichnet wurde, oder wie sie sich bei Menschen mit verschiedenen Zuständen unterscheiden.