Мозок передбачив появу болю і спробував швидше від нього позбутися

Канадські вчені за допомогою вимірювання моторних викликаних потенціалів у біцепсі вивчили механізм «підготовки» кортикоспіального тракту до появи больового стимулу. Досліджували з'ясували, що при виконанні рухів, які можуть принести біль, мозок посилає сигнал до м'яза пізніше і слабкіше, але сама дія при цьому виконується швидше.

За больові відчуття в організмі людини відповідає особливий тип первинних сенсорних нейронів - ноцицептори. Вони знаходяться, в основному, в шкірі, а також - в тканинах внутрішніх органів, через що їх стимуляція може бути як зовнішньою, так і внутрішньою. При зовнішній стимуляції організм подає сигнал, що говорить організму «віддалитися» від джерела болю: через це, наприклад, при випадковому дотику до розпеченої плити ми практично рефлекторно приберемо руку. Вважається, тому, що ноцицепторна і моторна системи тісно пов'язані, і про моторну реакцію на больовий стимул відомо досить багато, але питання про те, як мозок «готується» до болю при цьому вивчено мало.

Виправити це вирішила команда вчених з Університету Лаваля (Квебек, Канада) під керівництвом Сесілії Неж (Cécilia Neige). Вони провели експеримент з використанням транскраніальної магнітної стимуляції (ТМС) і екзоскелетної системи KINARM. ТМС використовували на початку експерименту, подаючи імпульси різної сили для того, щоб виміряти поріг збудженості кортикоспинального тракту (моторні викликані потенціали, реєстровані з м'язів кінцівок при стимуляції моторних зон) при скороченні або розслабленні дволового м'яза плеча (біцепс). За допомогою цього дослідники виміряли індивідуальні пороги збуджуваності моторної кори учасників (всього їх було 30), необхідні для успішного згинання і розгинання руки.

Учасників потім розділили на дві групи: частина повинна була отримувати больовий стимул при розгинанні руки, а частина - при згинанні. Далі праву руку учасників помістили в частину екзоскелета, поклавши долоню на екран. Спочатку рука була зафіксована на 90 градусах у згині ліктя. Через півтори секунди на екрані з'являлася ціль (на 15 градусів вище або нижче положення долоні), після чого екзоскелет починав рухати руку в її напрямку. Залежно від групи (біль при згинанні або розгинанні), вчені стимулювали ноцицептори на шкірі руки за допомогою лазера (довжина хвилі 1340 нанометрів): шестисекундні пульсації на ділянці шкіри в п'ять міліметрів викликали в учасників неприємні відчуття.

Після цього моторні викликані потенціали при русі рукою при згинанні і розгинанні виміряли ще раз, вже не подаючи больового стимулу і не використовуючи екзоскелет (учасникам необхідно було рухати руку в напрямку мети самостійно). Вчені з'ясували, що амплітуда викликаних потенціалів у біцепсі була вищою (p < 0,001) тоді, коли рука рухалася в напрямку отримання больового стимулу, а не від нього. Крім того, рухи в напрямку больового стимулу ініціювалися повільніше (викликаний потенціал виникав пізніше), а час реакції був вище.

При отриманні травм кінцівок зайвий рух може призвести до больових відчуттів і, як з'ясували автори роботи, моторна система головного мозку це враховує. При необхідності переміщення пошкодженої кінцівки кортикоспинальний тракт подає ослаблений і уповільнений сигнал до відповідних м'язів, намагаючись обмежити рух. При цьому сам рух відбувається швидше - через необхідність якомога швидше припинити больові відчуття.

Крім механізмів виникнення і внутрішньої м'язової регуляції больових відчуттів вчені вивчають і можливі способи її зниження (крім медикаментозних). Так, наприклад, експеримент на мишах показав, що знизити больові відчуття після операції може кофеїн, а також - хороший сон до її проведення.