Veroorzaakt een “exploderend hersennetwerk” chronische pijn?

Nieuw onderzoek wijst uit dat een hyperreactief hersennetwerk een rol kan spelen in hypergevoeligheid bij fibromyalgie

Uit een recent onderzoek blijkt dat patiënten met fibromyalgie een hersennetwerk hebben dat constant klaarstaat om snel en globaal te reageren op kleine veranderingen. Deze abnormale hypergevoeligheid, genaamd Explosieve Synchronisatie (ES), wordt overal in de natuur ook in andere netwerkverschijnselen waargenomen.

Onderzoekers van de University of Michigan en van de Pohang University of Science and Technology uit Zuid-Korea voeren bewijs aan voor ES in de hersenen van mensen met fibromyalgie, een aandoening gekenmerkt door algemeen verspreide chronische pijn. Het onderzoeksverslag, gepubliceerd in Scientific Reports, geeft alleen details over de tweede studie naar ES in menselijke hersenen.

“Voor het eerst toont dit onderzoek aan dat de hypergevoeligheid die chronische-pijnpatiënten ervaren kan komen door hypergevoelige hersennetwerken,” aldus co-seniorauteur Richard Harris, hoogleraar anesthesiologie aan het Michigan Medicine Chronic Pain and Fatigue Research Center. “De deelnemers hadden verschijnselen die leken op wat er gebeurt in andere netwerken die explosieve synchronisatie ondergaan.”

Bij ES kan een kleine prikkel leiden tot een enorme gesynchroniseerde reactie in het netwerk, zoals ook kan voorkomen bij een stroomstoring in het energienetwerk (waarbij dingen zeer snel uitvallen) of bij een epileptische aanval (waarbij dingen ineens aangaan). Dit fenomeen werd tot voor kort eerder bestudeerd vanuit de natuurkunde dan vanuit geneeskunde.

Volgens de onderzoekers is dit een veelbelovende invalshoek voor onderzoek naar antwoord op de vraag hoe fibromyalgie kan ontstaan.

“In tegenstelling tot het normale proces, waarbij langzamerhand verschillende hersengebieden met elkaar in verbinding treden na een prikkel, zorgen de aandoeningen van chronische-pijnpatiënten ervoor dat alles zich op een abrupte, explosieve manier met elkaar verbindt,” zegt eerste auteur UnCheol Lee, natuurkundige en universitair docent anesthesiologie aan Michigan Medicine. Deze aandoeningen vertonen overeenkomsten met andere netwerken waarin ES optreedt, waaronder elektriciteitsnetwerken, aldus Lee.

De onderzoekers legden de elektrische activiteit vast in de hersenen van 10 vrouwelijke deelnemers met fibromyalgie. Uit de EEG-metingen bij de aanvangssituatie bleken hun hersennetwerken hypergevoelig en onstabiel te zijn, aldus Harris. Van belang is dat er een sterke correlatie bleek te bestaan tussen de mate van ES die gemeten werd en de intensiteit van de chronische pijn die de patiënten zelf rapporteerden tijdens het EEG-onderzoek.

Vervolgens werden computermodellen van de hersenactiviteit gebruikt om de stimulus-respons van fibromyalgiepatiënten te vergelijken met normale omstandigheden. Zoals verwacht bleek het fibromyalgiemodel gevoeliger te zijn voor elektrische stimulatie dan het model zonder ES-kenmerken, aldus Harris. “We zien hier weer dat het brein van mensen met chronische pijn elektrisch onstabiel en gevoelig is,” zegt Harris.

Volgens hem kan het werken met dit soort modellen de richting helpen bepalen voor toekomstige behandelingen voor fibromyalgie. Omdat ES in principe buiten het brein of in een computer kan worden gemodelleerd, kunnen onderzoekers uitgebreid onderzoek doen naar invloedrijke hersengebieden die een hypersensitief netwerk kunnen transformeren in een stabieler netwerk. Op deze gebieden zou men zich dan kunnen richten bij levende mensen met gebruikmaking van non-invasieve therapieën voor hersenmodulering.

Co-seniorauteur Prof. Dr. George Mashour, professor anesthesiologie aan Michigan Medicine, zegt: “Deze studie vertegenwoordigt een boeiende samenwerking tussen natuurkundigen, neurowetenschappers en anesthesiologen. De benadering vanuit netwerken, waarbij individuele patiëntengegevens en computersimulatie gecombineerd kunnen worden, kan de voorloper zijn van een benadering waarbij de behandeling van chronische pijn gepersonaliseerd wordt.”

Vertaling: A Zwart