Хронічний біль можна виміряти за допомогою сигналів мозку, – дослідження

Використовуючи мозковий імплантат , який може записувати нейронні сигнали протягом багатьох місяців, дослідницька група виявила об’єктивні біомаркери тяжкості хронічного болю у чотирьох пацієнтів із хронічним болем у повсякденному житті.

Біль є одним з найважливіших і основних суб’єктивних переживань, які може мати людина. Хоча існує багато доказів того, що сприйняття болю відбувається в мозку , також існує велика прогалина в знаннях щодо того, де і як сигнали болю обробляються в мозку.

Незважаючи на те, що біль універсальний, не було способу об’єктивно виміряти його інтенсивність.

Більшість попередніх досліджень сигналів мозку, відповідальних за біль, спиралися на лабораторні експерименти в штучних середовищах .

До цього часу більшість досліджень хронічного болю використовували непрямі вимірювання активності мозку, такі як функціональна магнітно-резонансна томографія або електроенцефалографія .

Більше того, хоча лікарі широко визнають, що хронічний біль — це не просто продовження гострого болю, як-от укол пальця ноги, залишається невідомим, як пов’язані один з одним ланцюги мозку, що стоять за гострим і хронічним болем.

Наше дослідження було частиною більшого клінічного випробування , спрямованого на розробку нової терапії стимуляції мозку для лікування сильного хронічного болю.

Моя команда хірургічно імплантувала електроди в мозок чотирьох пацієнтів з постінсультним болем і фантомним болем у кінцівках, щоб записувати нейронні сигнали в їхній орбітофронтальній корі , ділянці мозку, пов’язаній з плануванням і очікуванням, і поясній корі , ділянці, пов’язаній з емоціями.

Ми запитували пацієнтів про рівень їхньої тяжкості болю кілька разів на день протягом шести місяців. Потім ми створили моделі машинного навчання , щоб спробувати зіставити та спрогнозувати оцінки інтенсивності болю кожного пацієнта за допомогою миттєвих знімків сигналів активності мозку.

Ці сигнали мозку складалися з електричних хвиль, які можна було розкласти на різні частоти, подібно до того, як музичний акорд можна розбити на окремі звуки різної висоти.

З цих моделей ми виявили, що низькі частоти в орбітофронтальній корі відповідають суб’єктивній інтенсивності болю кожного пацієнта, забезпечуючи об’єктивну міру хронічного болю.

Чим більший зсув у низькочастотній активності ми вимірювали, тим імовірніше, що пацієнт відчував інтенсивний біль.

Далі ми хотіли порівняти зв’язок між хронічним і гострим болем. Ми перевірили, як мозок реагує на короткочасний інтенсивний біль, викликаний нагріванням тіл пацієнтів.

Ґрунтуючись на даних двох учасників, ми виявили, що передня кора поясної частини головного мозку бере більше участі в обробці гострого болю , ніж хронічного.

Цей експеримент є першим прямим доказом того, що хронічний біль залучає до обробки інформації зони мозку, відмінні від тих, що беруть участь у гострому болю.

Чому це важливо

Хронічний біль, який визначається як біль, що триває понад три місяці, вражає приблизно 1 з 5 людей у ​​США. У 2019 році хронічний біль був більш поширеним, ніж діабет , високий кров’яний тиск або депресія .

Нейропатичний біль, спричинений пошкодженням нервової системи, такий як інсульт і фантомний біль у кінцівках, часто не реагує на доступне лікування та може значно погіршити фізичну та емоційну функцію та якість життя.

Краще розуміння того, як вимірювати мозкову активність для відстеження болю, може покращити діагностику хронічних больових станів і допомогти розробити нові методи лікування, такі як глибока стимуляція мозку .

Що досі невідомо

Хоча наше дослідження підтверджує концепцію того, що сигнали від певних ділянок мозку можуть служити об’єктивним показником хронічного болю, більш імовірно, що сигнали болю поширюються по широкій мережі мозку .

Ми досі не знаємо, які інші області мозку можуть передавати важливі больові сигнали, які можуть точніше відображати суб’єктивний біль. Також незрозуміло, чи сигнали, які ми знайшли, стосуватимуться пацієнтів з іншими хворобливими станами.

Що далі

Ми сподіваємося використовувати ці нещодавно виявлені нейронні біомаркери для розробки персоналізованої стимуляції мозку як способу лікування хронічних больових розладів. Цей підхід передбачає включення сигналів у спеціальні алгоритми, які керуватимуть часом і місцем стимуляції мозку на вимогу, подібно до того, як працює термостат.