"Schmerz entsteht im Gehirn – und nirgendwo sonst!" Auf diesen Punkt legt der Arzt und Neurowissenschaftler Walter Zieglgänsberger vom Max-Planck-Institut für Psychiatrie in München viel Wert. So auch kürzlich in seinem Vortrag zum Thema chronischer Schmerz auf dem Kongress der Deutschen Gesellschaft für Psychiatrie, Psychotherapie und Nervenheilkunde (DGPPN) in Berlin.

Nun wird es einen wissenschaftlich interessierten Menschen wohl kaum wundern, dass wir Schmerzen ohne das Gehirn nicht bewusst erleben könnten. Doch bei hartnäckigem Leiden spielen die grauen Zellen eine besonders wichtige Rolle.

Akuter und chronischer Schmerz haben für Zieglgänsberger wenig miteinander zu tun. Bei akuter Pein ist die Ursache meist offensichtlich: eine Wunde am Finger, ein gebrochenes Bein oder vielleicht eine zu stark belastete Muskulatur. Schmerzlindernde Medikamente sorgen hier häufig für Abhilfe. Ganz anders ist die Sachlage bei chronischem Schmerz, der per Definition mindestens einige Monate andauert und den Betroffenen massiv in seiner Lebensführung beeinträchtigt. Bei diesem hartnäckigen Leiden helfen Schmerzmittel oft nur kurzfristig und die eigentlichen Gründe der Pein bleiben zunächst im Dunkeln. Betroffene hält man daher bis heute gerne für Simulanten.

Doch mittlerweile wird immer deutlicher: Nicht die schmerzwahrnehmenden Nerven im Körper verursachen das Problem, sondern ein Komplex von Hirnregionen – die so genannte Schmerzmatrix. Die überaktiven Hirnzellen dieser Bereiche sind wegen der andauernden Pein regelrecht auf Schmerz konditioniert. Und feuern selbst bei Reizen, die andere Personen nur als leicht unangenehm wahrnehmen.

Berührungen als Schmerzen

Das zeigte 2010 ein Team um den Neurobiologen Gregory Essick von der University of North Carolina in Chapel Hill [1]. Ihre Probanden litten an einer kraniomandibulären Dysfunktion, einer Störung im Bereich von Kiefermuskulatur und -gelenk, die zu anhaltenden Gesichtsschmerzen führt. Essick und Mitarbeiter beobachteten nun ihre Teilnehmer im Hirnscanner, während sie ihnen schwache Berührungsreize an der Hand verabreichten.

Obwohl sie also überhaupt nicht diejenigen Körperstellen stimulierten, an denen die Patienten am meisten chronische Schmerzen litten, leuchteten im Gehirn die schmerzverarbeitenden Areale auf. So legte sich etwa der anteriore zinguläre Kortex besonders ins Zeug, der sich im Übergang zwischen dem limbischen System und dem Großhirn befindet. Er wirkt normalerweise daran mit, dass Schmerzen bewusst werden.

Auch die Amygdala – das "emotionale Zentrum" – erwies sich als leicht reizbar. Das passe zu neueren Hypothesen, denen zufolge hartnäckiger Schmerz ein Zustand kontinuierlichen Lernens ist, meinen die Forscher. Selbst harmlose Ereignisse wie Berührungen können nach dieser Theorie durch anhaltende Pein zu unangenehmen Assoziationen führen.

"Diese Hirnareale können in Sachen Schmerz wie ein Verstärker beim Radio wirken." (Harald Gündel)

Zusammenfassend sehen Essick und seine Kollegen die neuronale Verarbeitung von harmlosen und schädlichen Reizen aus der Balance geraten. Die Schmerzmatrix von Betroffenen sei offensichtlich schneller bereit, auf harmlose Reize zu reagieren. Das könnte dann erklären, warum die Betroffenen selbst dann von Schmerzen berichten, wenn sie ihren Kiefer oder ihr Gesicht lediglich berühren.

Spuren der Erkrankung

"Das Gehirn von chronischen Schmerzpatienten ist nicht einfach ein gesundes Gehirn, das Schmerzinformationen verarbeitet", meint auch Harald Gündel, Mediziner und Ärztlicher Direktor am Universitätsklinikum Ulm. "Sondern eines, in dem die Erkrankung ihre Spuren hinterlassen hat." Sich in der Therapie ausschließlich auf das schmerzende Körperteil zu konzentrieren, bringe deshalb nicht viel. "Im Lauf der Jahre hat man herausgefunden, dass Schmerz zwar meistens in der so genannten Peripherie des Körpers entsteht. Für die Wahrnehmung des Schmerzes sorgt aber letztlich das Gehirn."

Im Fall einiger Schmerzpatienten geht dies soweit, dass ihre Ärzte irgendwann die Suche nach einem plausiblen organischen Auslöser aufgeben. Bei der so genannten somatoformen Störung etwa klagen Betroffene über körperliche Beschwerden, ohne dass hinreichende organische Ursachen vorliegen. Und selbst wenn doch eine "objektive" Verletzung erkennbar ist, kann das Ausmaß der Schmerzen von Person zu Person erheblich schwanken.

Persönliche "Schmerzgrenze"

Dies erforschten Gündel und seine Kollegen 2008 mit Probanden, die seit Jahren unter somatoformen Schmerzen im Kopf, Nacken oder Rücken litten [2]. Im funktionellen Magnetresonanztomografen versetzten sie jedem Freiwilligen Reize, die leicht über seiner individuellen Schmerzschwelle lagen. Auch Gündel und seine Kollegen fanden so Hinweise darauf, dass die Schmerzmatrix der Patienten überreagiert.

"Bei Betroffenen wird die Schmerzmatrix oft stärker aktiviert, wenn ein Schmerzreiz aus der Peripherie, beispielsweise von der Wirbelsäule, kommt", so Gündel. Diese Hirnareale könnten dann wie ein Verstärker beim Radio wirken und führten in der Folge zu einer individuell stärkeren Wahrnehmung der unangenehmen Reize.

"Die wiederkehrenden Schmerzerfahrungen und die dabei entstehende Angst brennen sich ins Gehirn ein." (Walter Zieglgänsberger)

Schon in einer früheren Arbeit hatten die Forscher bemerkt: Sensibilisiert man Probanden über Tage hinweg für unangenehme Hitzereize, bewerten sie nicht nur die Pein allmählich emotional stärker. Auch die Amygdala und der Hippocampus werden allmählich aktiver. Dabei beeinflusst die Amygdala letztlich die Aktivität im Hippocampus, der als Teil des Schläfenlappens für das Langzeitgedächtnis wichtig ist. So kann die Amygdala das langfristige Abspeichern von unangenehmen Reizen indirekt mitbestimmen.

"Mit der Zeit baut sich bei den Patienten ein Schmerzgedächtnis auf", erläutert Walter Zieglgänsberger. Chronischer Schmerz entstehe im Unterschied zu akutem genau über dieses Schmerzgedächtnis. "Die wiederkehrenden peinigenden Erfahrungen und die dabei entstehende Angst brennen sich ins Gehirn ein." In Gebieten des limbischen Systems wie der Amygdala oder dem Hippocampus werden die unangenehmen Erinnerungen abgespeichert. "Diese Hirnareale sorgen für die emotionale Tönung des Schmerzes."

Erschwerend kommt dann zu allem Übel noch hinzu, dass sich Hirnregionen weniger ins Zeug legen, die eigentlich das Leiden unter Kontrolle halten sollen. Träge verhielt sich in Gündels Studie beispielsweise der präfrontale Kortex, der Teil des Stirnhirns ist. "Die präfrontalen Areale sind für die Kontrolle – vor allem die Hemmung – von Schmerzerleben, zuständig", erklärt der Mediziner. "Sie können wie eine Bremse auf die zentralnervöse, subkortikale Schmerzwahrnehmung wirken." Bei chronischen Schmerzpatienten funktioniert die Bremse allerdings nicht richtig.

Unruhe selbst in Ruhe

Was spielt sich nun aber im Gehirn von Betroffenen ab, wenn sie mal gerade keinen Schmerzreizen ausgesetzt sind? Diese Frage trieb auch Gündels Team um. Daher schauten sich die Forscher kürzlich so genannte Ruhenetzwerke im Gehirn an. Diese Netzwerke fahren immer dann hoch, wenn gerade einmal keine Aufgabe zu bewältigen ist, Probanden im Labor Pause haben und keine Reize verarbeiten müssen. In der noch unveröffentlichten Studie konnte das Team beobachten, dass bestimmte Ruhenetzwerke bei chronischen Schmerzpatienten mit höherer Frequenz als bei Gesunden schwingen.

Zur Erklärung ziehen die Forscher die Erkenntnis heran, dass chronische Qual gleichzeitig chronischer Stress bedeutet. "Möglicherweise offenbart sich das höhere Anstrengungsniveau des vegetativen Nervensystems von chronischen Schmerzpatienten nicht nur in erhöhten Stresshormonwerten wie Cortisol", so der Mediziner. Der vermehrte Stress könne sich auch in der gesteigerten Frequenz äußern, mit der Nervenzellen einiger Ruhenetzwerke schwingen. Dies sei aber bisher nur eine Vermutung, betont Harald Gündel.

Strukturkrise

Die andauernde Pein spiegelt sich dabei nicht nur in Aktivitäten der grauen Zellen wieder, sondern auch in der Struktur des Gehirns. Bereits 2009 nahmen Gündel und seine Kollegen das Volumen der grauen Substanz – sie besteht größtenteils aus den Nervenzellkörpern – unter die Lupe [3]. Mittels Magnetresonanztomografie fanden sie interessante Unterschiede zwischen den Gehirnen von Betroffenen und gesunden Kontrollpersonen. So fiel etwa der hemmend wirkende präfrontale Kortex bei den Patienten von der Substanz her geringer aus. Ausgerechnet die Region, die normalerweise den Schmerz unter Kontrolle hält, ist demnach bei Betroffenen nicht nur weniger aktiv, sondern auch substanziell vermindert. Allerdings können die Forscher nicht mit Sicherheit sagen, ob der Schwund an grauer Hirnsubstanz die Ursache oder die Folge von chronischem Schmerz ist.

Eines aber lässt sich schon jetzt mit relativer Sicherheit sagen: Chronische Schmerzpatienten sind weder Simulanten, noch besonders wehleidig, ihr Gehirn reagiert einfach anders auf Schmerz.