Badania dotyczące bólu koncentrują się zazwyczaj na fizycznym aspekcie jego odczuwania. Naukowcy analizują aktywność neuronów czuciowych, które odbierają sygnał o fizycznym uszkodzeniu danej części ciała, np. w wyniku użądlenia, skaleczenia czy oparzenia, i przekazują do dalszych partii mózgu informację o zagrożeniu zdrowia organizmu. Jednakże, aby stać się bólem, uczucie fizycznego dyskomfortu musi zostać połączone ze swego rodzaju etykietą emocjonalną.
Naukowcy ze Stanford University w swoich badaniach dotyczących odczuwania bólu skupili się na neuronach ciała migdałowatego, gdyż to właśnie ono jest uważane za ośrodek emocji w mózgu. Wiadomo, iż jest ono szczególnie aktywne podczas pojawiania się negatywnych uczuć, dlatego też przypuszczano, że to właśni tam mogą znajdować się komórki odpowiedzialne za identyfikację bólu jako niepożądanego.
Zespół przygotował serię eksperymentów z wykorzystaniem myszy jako zwierząt modelowych. ponieważ funkcjonowanie ich ciał migdałowatych jest bardzo podobne do obserwowanego u ludzi. Zaobserwowano, że podczas krótkotrwałej stymulacji bólowej (za pomocą zaaplikowanej na łapkę kropli bardzo ciepłej wody, jednak nie na tyle gorącej, aby wyrządzić zwierzęciu krzywdę) w części neuronów dochodzi do wzmożonej ekspresji genu c-Fos. Był to wyraźny sygnał, iż poszukiwania idą w dobrym kierunku, jednak badacze potrzebowali więcej informacji.
Aby móc monitorować aktywność mózgów myszy poruszających się swobodnie, wykorzystali urządzenie nazywane “miniskopem” – mikroskop o długości spinacza do papieru, który można przymocować do głowy zwierzęcia. Za jego pomocą obserwowali aktywność ciał migdałowatych na podstawie przepływu w jego neuronach jonów wapnia. Za każdym razem, gdy mysz doświadczyła czegoś nieprzyjemnego, wykazywała reakcje awersyjne, obserwowano, co dzieje się w jej mózgu.
“Dzięki tej konfiguracji zidentyfikowaliśmy zestaw neuronów w ciele migdałowatym, który selektywnie koduje sygnały związane z emocjonalnym aspektem doświadczania bólu – mówi dr Mark Schnitzer, współautor badania i twórca miniskopu.”
Dotknięcie kropli bardzo ciepłej lub bardzo zimnej wody (o temperaturze wywołującej nieprzyjemne uczucie, ale nie powodującej uszkodzenia ciała) sprawiało, że myszy wycofywały się. Obserwowano przy tym silną aktywność w podstawno-bocznym obszarze ciała migdałowatego. Nie było jednak pewne, czy neurony te biorą udział jedynie w rejestrowaniu bólu, czy też są związane ogólnie z nieprzyjemnymi doznaniami.
“Istnieje różnica między odczuwaniem bólu i doświadczaniem czegoś irytującego, więc chcieliśmy sprawdzić czy neurony ciała migdałowatego aktywne podczas bólu były również związane ogólnie z negatywnymi emocjami, a nie tylko szczególnie z bólem – mówi dr Grégory Scherrer, współautor badania.”
Naukowcy poddali więc zwierzęta działaniu bodźców, które, choć nieprzyjemne, nie mogły powodować bólu. wykorzystano drobne podmuchy powietrza kierowane na pyszczek, nieprzyjemne zapachy oraz gorzki smak. Neurony podstawno-bocznego ciała migdałowatego jednak nie reagowały. Dało to podstawę do przypuszczania, iż są one specyficznie związane z odczuwaniem bólu, jednak wciąż brakowało potwierdzenia, że przyczyniają się do powstawania emocjonalnego kontekstu tego uczucia.
W celu jego uzyskania zaprojektowano następny eksperyment. Zbudowano ścieżkę spacerową, której trzy pasy nie różniły się między sobą wizualnie, jednak ich nawierzchnia miała różną temperaturę. Pas po stronie prawej był gorący, po lewej zaś zimny (chodzenie po nich przypominało poruszanie się boso po chodniku, odpowiednio, w środku upalnego lata lub zimy – było bardzo nieprzyjemne, jednak nie mogło doprowadzić do powstania uszkodzeń ciała), zaś na środku znajdował się pas o umiarkowanej temperaturze. Myszy szybko uczyły się, że najlepiej jest poruszać się po środkowej części. Gdy jednak naukowcy wyciszyli aktywność podstawno-bocznego ciała migdałowatego, ekstremalne temperatury przestały im przeszkadzać.
“Ból nie był już dla nich nieprzyjemny – wyjaśnia dr Scherrer.”
Zwierzęta nie zostały pozbawione możliwości fizycznego odczuwania bodźców. Po podaniu na łapkę kropli gorącej lub zimnej wody wciąż cofały kończynę, jednak później, w przeciwieństwie do zwierząt z aktywnym podstawno-bocznym ciałem migdałowatym, na powrót stawiały ją w poprzedniej pozycji. Zachowanie takie świadczy o tym, że odczuwały bodziec w takim samym stopniu, jak przed wyciszeniem neuronów, jednak nie wiązał się on już z etykietą emocjonalną charakterystyczną dla bólu.
Wyniki badań uzyskane przez zespół ze Stanford University mają bardzo duże znaczenie dla strategii leczenia bólu przewlekłego. W dłuższej perspektywie należy jeszcze tylko potwierdzić, że funkcja tych neuronów u człowieka jest taka sama, jak u myszy, a także znaleźć skuteczny sposób na ich wyciszenie bez zakłócania funkcji innych obszarów mózgu.
