Klänge – einschließlich Musik und Lärm – können Schmerzen lindern. Eine Studie geht den bisher unbekannten neuronalen Mechanismen dahinter auf den Grund.
Es ist seit langem bekannt, dass Schallwellen Schmerzen wirksam unterdrücken können. Allerdings ist noch nicht klar, was die schmerzlindernde Wirkung von Musik oder Lärm bewirkt. Zhouet al. verwendeten eine Reihe von Methoden, um bei Mäusen zu demonstrieren, dass der auditorische Kortex funktionell mit Regionen verbunden ist, die an der Nozizeption beteiligt sind, d.h. das Schmerzempfinden. Sie zeigten, dass die Schmerzempfindlichkeit von Mäusen durch Geräusche einer bestimmten Intensität reduziert werden kann.
Als Grundlage ihrer im Science Magazine veröffentlichten Studie verwies die Forschergruppe auf vor mehr als 60 Jahren durchgeführte Humanstudien: Demnach können Musik und andere Geräusche akute und chronische Schmerzen lindern. Die Klänge wirkten schmerzlindernd bei zahnärztlichen und medizinischen Eingriffen, bei der Geburt und bei Krebs. Wie das Gehirn diese Analgesie produziert, war jedoch bisher nicht klar.
Der Pfotentest
Die neue Studie, die von Teams der University of Science and Technology of China und der Anhui Medical University durchgeführt wurde, ist die erste, die die neuralen Strukturen untersucht und im Detail manipuliert, von denen angenommen wird, dass sie an der musikalischen Schmerzlinderung beteiligt sind.
Die Forschungsgruppe verwendete zunächst verschiedene Modelle der Schmerzinduktion bei Mäusen: Capsaicin-Injektionen und chirurgische Unterbindung des N. tibialis und des N. peroneus communis (Schädigung eines verschonten Nervs) induzierten neuropathische Schmerzen und Pfotenentzündungen. Die Wissenschaftler führten nicht-infektiöse Viren, die an fluoreszierende Proteine gebunden waren, durch die offene Schädeldecke in das Gehirn der Mäuse ein. Drei Wochen später waren sie in der Lage, Gehirnregionen anhand von Fluoreszenzsignalen zu verfolgen, die von AcxGlu- oder MGB-Glu-Neuronen der Hörrinde sowie dem präoptischen Bereich (PO) und dem ventralen Pallidum (VP) stammten. Dies enthüllt zuvor unerforschte Bereiche unter Verwendung von Calcium als eine in vivo-Einzelzelldarstellung, d. h. auf Zellebene. Im Klartext: Strukturen, die bisher nur bildgebend beim Menschen eine besondere Rolle bei der akustischen Analgesie vermuten ließen, lassen sich nun im Detail beobachten.
Neben den photometrischen Untersuchungen spezifischer Calciumsignale wurde auch die Schmerzreaktion der Tiere bestimmt. Dazu mussten die Mäuse mit ihren Pfoten immer stärker werdende Fäden mit ausreichend Kraft biegen. Der Faden, vor dem die Mäuse schnell zurückschreckten, zuckten oder ihre Pfoten leckten, wurde als Schwelle für eine Schmerzreaktion festgelegt. Wenn es keine positive Schmerzreaktion gab, wurde eine dickere Naht verwendet und die Messung wurde fünfmal wiederholt, um eine durchschnittliche Schwelle zu erhalten. Die thermische Schmerzschwelle wurde mit dem Hargreaves-Test bestimmt. Nach der Gewöhnung wurde die Pfote mit Laserwärme bestrahlt und die Latenz beim Zurückziehen der Pfote gemessen.
Musik macht unempfindlicher
Mäuse mit schmerzenden Pfoten wurden drei Arten von Geräuschen ausgesetzt: einem angenehmen Stück klassischer Musik, einer „unangenehmen“ Neuanordnung desselben Stücks und weißem Rauschen. Weißes Rauschen beschreibt monotones Rauschen, das dem Gehirn helfen soll, Hintergrundgeräusche zu ignorieren und Umgebungsgeräusche zu unterdrücken.
Überraschenderweise fanden die Forscher heraus, dass alle drei Arten von Geräuschen, wenn sie mit einem niedrigen Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) (ungefähr so laut wie ein Flüstern; 5 Dezibel) abgespielt wurden, die Schmerzempfindlichkeit der Mäuse reduzierten. Den Mäusen war es egal, ob die Geräusche melodisch oder schön komponiert waren. Nur die Intensität der drei Klänge scheint wichtig zu sein. Dies sorgte dafür, dass die Mäuse ihre Pfoten nur dann zurückzogen, wenn sie stärker gestresst waren, im Vergleich zu Mäusen ohne Musikbegleitung. Lautere Schallwellen haben keinen Einfluss auf die Schmerzreaktionen der Tiere. Die Forscher vermuten, dass die Schmerzlinderung nicht auf Stressabbau oder Ablenkung zurückzuführen war, da die schmerzlindernde Wirkung noch mindestens zwei Tage nach Absetzen der Töne anhielt.
Virale Verfolgung und mikroendoskopische Kalziumbildgebung zeigten, dass Geräusche mit niedriger SNR-Intensität den glutamatergen Input von der Hörrinde (AcxGlu) zu den hinteren (PO) und ventralen Thalamuskernen (VP) hemmten. Klänge bewirken also eine Schmerzlinderung, indem sie die Verbindung zwischen der Hörrinde und dem Thalamus blockieren. Um diesen Effekt genauer zu untersuchen, manipulierten die Forscher diesen Schaltkreis mit chemischen und optischen Methoden. Die Aktivierung künstlicher Schaltkreise kehrte die schallinduzierte Analgesie um.
Die Wirkung der Musik ist noch nicht klar
Es ist nicht klar, ob ähnliche Gehirnprozesse beim Menschen ablaufen oder ob andere Klangaspekte wie Harmonie oder Melodie bei der Schmerzlinderung beim Menschen wichtig sein könnten. Die berichteten Ergebnisse könnten Wissenschaftlern einen Ausgangspunkt für Studien liefern, um festzustellen, ob Erkenntnisse aus dem Tierreich auf den Menschen extrapoliert werden können, und könnten letztendlich dazu beitragen, weitere Methoden zur Schmerzbehandlung zu entwickeln.
Allerdings ist Vorsicht geboten, da die Wechselwirkung zwischen Schall und Schmerz ein zweischneidiges Schwert ist. Bestimmte Geräusche können sogar Schmerzen auslösen oder verstärken, wie z. B. Phonophobie, die häufig bei Migräne auftritt.
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Bildquelle: Vlah Dumitru, unsplash
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