Probleem 1
Bron 1 Neuroscience of brain and emotion; Wieser, Pauli
Pain: Unpleasant sensory and emotional experience associated with actual or potential tissue
damage, or described in terms of such damage.
➔ We moeten pijn en nociceptie van elkaar gescheiden houden.
- Nociceptie: Het vermogen van een organisme om weefselbeschadiging of dreigende
weefselbeschadiging waar te nemen. De fysiologische processen die getriggerd worden
door weefselbeschadiging.
• Nociceptie resulteert vaak in pijn, maar dat is niet noodzakelijk. Dit geldt ook
andersom, je kan pijn ervaren zonder nociceptie.
Negatieve emoties zijn dus een bestandsdeel van de pijnervaring, hierdoor is er een nauwe
interactie/overlapping tussen breinprocessen gerelateerd aan pijn en emoties.
- Je kan zelfs stellen dat pijn een emotie is. Een emotie waarbij de aanwezigheid van een
lichamelijke sensatie, met kwaliteiten die voorkomen bij tissue-damaging stimulation,
noodzakelijk is.
De pijn-emotie interactie wordt benadrukt door het feit dat beide een adaptieve reactie zijn op
survival gerelateerde uitdagingen in de omgeving. Ze hebben beiden een adaptieve waarde.
- Pijn: Hoofdfunctie is het organisme bewust maken dat de lichamelijke integriteit
bedreigd wordt zodat de aandacht naar deze bron van pijn gaat en deze misschien
vermeden kan worden.
- Emotie: Hoofdfunctie is de detectie van motivationeel relevante stimuli die vermijding
kunnen veroorzaken of benaderingsgedrag.
Nociceptieve paden (pathways)
- Menselijke nociceptie: Het proces van het coderen van specifieke somatosensorische
informatie in de buitenkant (periphery) en de transductie naar het brein.
- Nociceptoren: Perifere neuronen die reageren op schadelijke stimulatie en deze
detecteren potentiële schadelijke stimuli. Ze kunnen specifiek zijn voor een specifiek
type stimulus ( bv. mechanisch, chemisch of temperatuur) of ze kunnen op verscheidene
schadelijke stimulaties (polymodale nociceptoren).
• Polymodale nociceptoren: Deze komen meer voor dan de stimulatie-
specifieke nociceptoren.
Het nociceptieve signaal wordt getransduceerd naar het centrale zenuwstelsel (CZ) door twee
hoofdtypen van nociceptieve vezels (fibers). Deze vormen het startpunt van de nociceptieve
signaal cascade en deze bevinden zich door het gehele lichamelijke weefsel.
1. Thinly myelinated A neuronen: Zenden informatie over acute en gelokaliseerde pijn
op een hoge conductiesnelheid.
2. Unmyelinated C fibers: Geven meer wijdverspreide pijn door met een lagere
conductiesnelheid.
Het verloop van het signaal:
1. Na nociceptieve stimulatie geven de A en C vezels de nociceptieve signalen door aan
het CZ. De peripheral A en C vezels eindigen in de dorsal horn van de spinal cord.
2. Hierna worden second-order neuronen geactiveerd en de axonen hiervan cross the
midline of the spinal cord directly to the ventral surface of the spinal cord.
3. Ascending (naar het brein) pijn signalen worden dan naar het brein gestuurd via de
spinothalamic tract. De vezels hiervan projecteren tot de intralaminar and
ventroposterior nuclei van de thalamus.
,Twee supraspinal neuronale systemen kunnen onderscheiden worden kijkend naar hun
primaire rol binnen het verwerken van nociceptieve informatie:
1. The lateral system: Vooral het coderen van sensorisch onderscheidende
(discriminatitve) componenten van pijn.
2. The medial system: Vooral het coderen van de affectieve, motivationele componenten
van de pijn perceptie.
Ascending nociceptieve paden kunnen gemoduleerd worden door descending paden die in het
brein beginnen. Deze veranderen vooral de transmissie van nociceptieve inputs at the spinal
dorsal horn.
- De periaqueductal gray (PAG) en de rostroventral medulla (RVM) zijn twee regio’s
die een rol spelen in de endogene (van binnen) controle van pijn via het inhiberende
PAG-RVM-dorsal horn pad.
- PAG: Heeft een kritische rol in de descending modulation of pain door te interacteren
met de RVM en de dorsolateral pntine tegmentum. Deze ontvangt inputs van frontal
and insular cortices, hypothalamus and amygdala.
- RVM: Krijgt inputs van de PAG, parabrachial nucleus and nucleus tractus solitaries.
Deze heeft directe connecties met de laminae of the dorsal horn.
Central representation of pain
Pijn wordt in het brein in neuronale netwerken gerepresenteerd die bestaat uit een aantal
subcorticale en corticale structuren die verschillende aspecten van pijn coderen. De volgende
breingebieden vormen het brein netwerk voor acute pijn:
1. Primary and secondary somatosensory cortices
2. Insular cortex INS
3. Anterior cingulate cortex ACC
4. Prefrontal cortex PFC
5. Thalamus TH
De somatosensorische cortex ontvangt input van de lateral nuclei van de TH.
De ACC ontvangt vooral input van de medial portions van de TH via de INS.
De ACC voorziet de PFC van nociceptieve informatie.
De cerebellum krijgt directe input van de spinothalamic tract.
De cerebellum is één van de subcortcial pain-coding structures samen met de caudate putamen,
amygdala en PAG.
- Sensorische en discriminerende/onderscheidende aspecten van pijn worden gedoceerd
in de somatosensory, lateral thalamic and cerebellar portions van het brein.
- Affectieve en cognitieve componenten van pijn worden vooral gepresenteerd in de
cingulate, insular en prefrontale gebieden.
,Dit netwerk, genaamd pain matrix, geeft een specifieke neuro-anatomische representatie van
pijn. De pijn specificiteit van dit concept wordt echter in twijfel getrokken, concluderend dat
verschillende somatosensorische en emotionele staten gelijke neurale representaties hebben.
- Een studie die verschillende experimentele pijn benaderingen gebruikten toonden echter
dat activiteit in de ventrolateral TH, S2 en dorsal posterior INS specifiek is voor pijn
en dat deze te onderscheiden is van andere salient gebeurtenissen zoals sociale
afwijzing.
➔ Deze bevindingen identificeerden een brain signature dat specifiek overeenkomt met
de sensorische en affectieve representatie van pijn.
Met behulp van EEG en MEG konden we de dual pijn sensatie die vaak veroorzaakt wordt door
één korte pijnlijk stimulus, die gebaseerd is op het verschil van 1 seconden in conductietijd van
A en C vezels, losmaken.
- Deze onderzoeken vonden twee opvolgende brein activaties in EEG en MEG opnames
van S1 vs. S2 en ACC.
De eerste A-fiber-mediated brein activatie kan verder onderverdeeld worden in een vroege
(100-200 ms na stimulus) en een late EEG/MEG reactie beyond 200 ms latency.
Deze resultaten tonen dat perceptie en het verwerken van pijn en pijn-gerelateerde informatie
niet vast zit aan één hoofd neurale structuur.
- De neurale substraten van pijn hebben aanzienlijke overeenkomsten met andere zeer
opvallende (salient) sensorische en emotionele ervaringen.
Toch lijkt het erop dat sensorische en affectieve eigenschappen van (thermische) pijn
gerpresenteerd worden in een set van regio’s in de hersenen die collectief bekend staand als
‘the neurological pain signature’ PNS. Deze lijkt (tenminste voor thermische pijn) los te zijn
van een algemeen opvallend signaal en deze correleert beter met pijn perceptie dan temperatuur
zelf.
Bron 2 Representation of pain in the brain; McMahon, Koltzenburg
Samenvatting
Nociceptieve informatie wordt vanaf de spinal cord verstuurd naar het brein via verschillende
paden. Meerdere regio’s in het brein worden geactiveerd tijdens de complexe ervaring van pijn.
Cortical regio’s geactiveerd tijdens pijn zijn:
- The limbic, paralimbic en sensorische gebieden (vooral ACC, insular cortex, PFC en
primary and secondary somatosensory cortices).
De breingebieden zijn betrokken bij opiate en non-opiate pijn modulatie.
Historisch perspectief
De rol van het brein bij pijnverwerking is lange tijd onaantastbaar geweest. Door gewonde
soldaten kwamen ze er in 1911 achter dat de cortex een minimale rol speelt bij pijnperceptie.
De complexe aard van de pijnervaring, waarbij sensorische kenmerken en
emotionele/motiverende componenten samen komen, suggereert dat de bewuste ervaring van
pijn de activatie en interactie van meerdere breingebieden is.
- In 1980 vonden ze dat verschillende regio’s van de cerebral cortex een rol speelden in
pijnverwerking. Patiënten met epileptische brandpunten bij de S1 en S2 (primary and
secondary somatosensory cortices) hadden bijvoorbeeld pijnlijke epileptische
aanvallen. Laesies op deze punten toonden juist een lagere pijnperceptie.
- Laesie bij de ACC zorgden voor een verminderde distress geassocieerd met chronische
pijn.
, Door gebrek aan bewijs voor de betrokkenheid van de cerebral cortex bij pijnperceptie leidde
ertoe dat pijn wordt gezien als een subcortical fenomeen. Met behulp van de huidige
technologie komen we steeds meer te weten (fMRI, EEG, MEG, PET, SPECT). Elk heeft zijn
voor- en nadelen kijkend naar ruimtelijke en tijdelijke resolutie, sensitiviteit en de kosten. Ze
geven allemaal echter een indirecte index van de neurale activiteit. De resultaten van de
verschillende technieken zijn meestal congruent.
Het definiëren van een pijnnetwerk in het brein
Veel studies hebben de cortical en subcortical breingebieden onderzocht die betrokken zijn bij
acute pijnverwerking. Zo is er een consistent cortical en subcortical netwerk ontwikkeld die
sensory, limbic, associative and motor
gebieden betrekt.
- Meest geactiveerd: S1, S2, ACC,
insular cortex IC, PFC, TH en
cerebellum. In de afbeelding
hiernaast zie je de geactiveerde
breingebieden bij een hete noxious
stimuli.
➔ Activatie in deze gebieden is
consistent met anatomische
onderzoeken die de
waarschijnlijkheid van nociceptieve
connectiviteit laten zien in deze
gebieden.
Geactiveerde gebieden ontvangen directe of indirecte nociceptieve input.
- S1 en S2: Ontvangen noxious en innocuous (onschadelijke) somatosensorische input
van de somatosensorische thalamus.
- Cingulate cortex: Input van de medial TH
nuclei die nociceptieve neuronen
bevatting, inclusief de nucleus
parafascicularis en het ventrocaudal
gedeelte van de nucleus medialis dorsalis.
Deze krijgt ook input van de lateral
thalamic gebieden inclusief het ventrale
aspect van de ventroposterior nulceus en
de ventroposterior inferior nucleus.
➔ Nociceptieve input naar de ACC zien we
verder doordat pijnlijke stimuli zorgen
voor potentials in de anterior cingulate
gyrus en er worden single nociceptieve
neuronen gevonden in de ACC van de
mens.
➔ Dit laat dus zien dat delen van de ACC een
specifieke rol hebben bij pijnverwerking
die anders is dan de rol van de ACC bij
cognitieve processen (bv. aandacht).
- IC: Ontvangt directe thalamocortical nociceptieve input bij dieren. Nociceptieve
activiteit is gemeten in de IC van de mens.
