Modulation experimentell induzierter Algesie, Hyperalgesie und Allodynie mit repetitiver transkranieller Magnetstimulation des posterioren parietalen Kortex

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2011-06-14
Issue Year
2011
Authors
Fuchs, Oliver
Editor
Abstract

Noxious stimuli activate a complex cerebral network. During central sensitization to pain, activity in most of these areas is changed. One of these areas is the posterior parietal cortex (PPC). The role of the PPC during processing of acute pain as well as hyperalgesia and tactile allodynia remains elusive. Therefore, we performed a functional magnetic resonance imaging (fMRI) based, neuro-navigated, repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) study in 10 healthy volunteers. Firstly, pin-prick hyperalgesia was provoked on the right volar forearm, using the model of electrically-induced secondary mechanical hyperalgesia. fMRI was performed during pin-prick stimulation inside and outside the hyperalgesic areas. Secondly, on four different experimental sessions, the left and right individual intraparietal BOLD peak-activations were used as targets for a sham-controlled 1 Hz rTMS paradigm of 10 min duration. We measured psychophysically the (i) electrical pain stimulus intensity on an 11-point numeric pain rating scale (NRS, 0-10), the (ii) area of hyperalgesia, and the (iii) area of dynamic mechanical allodynia. Sham stimulation or rTMS was performed 16 min after induction of pin-prick hyperalgesia and tactile allodynia. Compared to sham stimulation, no significant effect of rTMS was observed on pain stimulus intensity and the area of allodynia. However, a reduction of the hyperalgesic area was observed for rTMS of the left PPC (P<0.05). We discuss the role of the PPC in central sensitization to pain, in spatial discrimination of pain stimuli and in spatial-attention to pain stimuli.

Abstract

Durch schmerzhafte Reize wird im Gehirn ein komplexes neuronales Netzwerk aktiv. Im Falle einer zentralen Sensibilisierung gegenüber Schmerzen, wie sie bei neuropathischen Schmerzen oder bei experimenteller Hyperalgesie vorkommt, ist die Aktivität dieser Kortexareale verändert. Eines der aktivierten Gebiete ist der posteriore parietale Kortex (PPC). Die Rolle des PPC in der Verarbeitung von akutem oder evozierbaren Schmerz (Hyperalgesie, Allodynie) ist bis heute allerdings relativ unklar. Wir führten eine auf funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) basierte neuronavigierte repetitive transkranielle Magnetstimulationsstudie (rTMS) des PPC bei 10 gesunden Probanden durch. Als erster Schritt wurde hierzu eine sekundäre Pin-Prick Hyperalgesie am rechten volaren Unterarm mit dem elektrischen Hyperalgesiemodell induziert. Funktionelle MRT-Untersuchungen wurden bei Pin-Prick-Stimulation innerhalb und außerhalb des hyperlagetischen Areals durchgeführt um individuelle Aktivierungsmuster als Zielstruktur für die nachfolgende rTMS zu gewinnen. Der zweite Teil dieser Studie umfasste vier weitere experimentelle Sitzungen, die individuellen BOLD-Aktivierungen des rechten und linken IPS dienten dabei als Zielstruktur für eine zehnminütige placebokontrollierte inhibitorische rTMS. Dabei wurden die psychophysikalischen Daten der (i) elektrischen Schmerzintensität mittels numerischer Schmerzskala (NRS, 0 kein Schmerz – 10 stärkst vorstellbarer Schmerz) sowie die Flächen der Hyperalgesie- (ii) und Allodynieareale (iii) vor und nach der rTMS erfasst. Die kontralaterale rTMS oder die Placebostimulation begann jeweils 16 Minuten nach Induktion von Hyperalgesie und Allodynie. Im Vergleich mit der Placebokontrolle zeigte rTMS keinen signifikanten Effekt auf die Schmerzintensität oder die Allodyniefläche. Allerdings konnte eine Reduktion der Hyperalgesiefläche (P<0,05) durch kontralaterale linkshemisphärische rTMS nachgewiesen werden. Diskutiert wird ob dies auf die Rolle des PPC in räumlicher Zuordnung und räumlichgerichteter Aufmerksamkeit gegenüber Schmerzreizen zurückzuführen ist.

DOI
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