تصویربرداری عصبی درد (Neuroimaging of pain)
درد به عنوان یک پدیده پیچیده و چند بعدی-قسمت چهارم
درد یک پدیده پیچیده و چند بعدی است (4)
Pain is a complex and multidimensional phenomenon
نویسنده: فیزیوتراپیست ابراهیم برزکار
تصویربرداری عصبی (Neuroimaging) و پدیده درد (Pain phenomenon)
واژه پدیده (Phenomenon) یا پدیدار عبارت است از هر چیز یا رویدادی که به طور مستقیم یا غیر مستقیم قابل مشاهده باشد. فناوری ها می توانند در درک بهتر پدیده ها به انسان ها کمک نمایند.
دانش راجع به اینکه چطور درد در سیستم عصبی مرکزی (CNS) انسان ها درک می شود در حال رشد و ترقی است. تصویربرداری عصبی به دانشمندان و محققانی که به مطالعه درد می پردازند امکان می دهد که بصورت دیداری و غیرتهاجمی نشان دهند که چطور مغز افراد یک تجربه دردناک را پردازش می کند. این تکنیک ها به خصوص در موارد مراحل درد مزمن (Chronic pain) جهت بررسی مناطقی از سیستم عصبی مرکزی که در تجربه درد درگیر می شوند و همچنین تغییرات آن بکار می روند.
مطالعات تصویربرداری عصبی وجود یک ماتریکس درد یا نوروماتریکس درد (Pain matrix, or Pain neuromatrix ) را پیشنهاد داده اند مبنی بر اینکه نواحی بسیار متفاوتی از مغز در ارتباط با پدیده درد نقش دارند (همانند استفاده از fMRI ، PET و غیروه). اصطلاح نوروماتریکس درد به طور گسترده ای جهت توصیف مجموعه ای از نواحی مغز انسان که در پردازش نوسیسپتیو نقش دارند بکار می رود.
نوروماتریکس درد (Neuromatrix of pain) یا ماتریکس درد (Pain matrix) شامل یک شبکه نورونی (Neural network) یا شبکه مرکزی است که از طریق ورودی نوسیسپتورها و پیام های حسی فعال می شود. درد یک تجربه آگاهانه و تفسیر ورودی نوسیسپتور است که از طریق عوامل پاتولوژیک، ژنتیک (Genetic)، شناختی (Cognitive)، عواطف و حافظه ها (خاطرات) تحت تاثیر قرار می گیرد و ترکیبی از این عوامل منجر به ایجاد یک تجربه درد وابسته به فرد می گردد. بنابراین، این ویژگی های خاص در پدیده درد سبب می شود که بررسی و تحقیق، ارزیابی، مدیریت و درمان آن مشکل تر گردد.
روش های تصویربرداری عصبی (Neuroimaging)
انواع روش های تصویربرداری عصبی عبارتند از:
- توموگرافی نشر پوزیترون (Positron emission tomography, or PET imaging or PET scan)
- تصویربرداری تشدید مغناطیسی یا ام آر آی (MRI) که شامل تصویر برداری تشدید مغناطیسی ساختاری (SMRI) و عملکردی (FMRI) است
- الکتروانسفالوگرافی (Electroencephalography, or EEG)
- مگنتوانسفالوگرافی (Magnetoencephalography, or MEG)
- توموگرافی کامپیوتری نشر فوتون منفرد (Single-photon-emission computed tomography, or SPECT/CT)
- اسپکتروسکوپی مادون قرمز نزدیک (Near-infrared spectroscopy, or NIRS)
به طور خاص، تصویربرداری عصبی می تواند برای مطالعه نواحی مختلفی از مغز، ساقه مغز و طناب نخاعی استفاده شود جایی که حساس شدن مرکزی (Central sensitization) و تعدیل درد (Pain modulation) اتفاق می افتد و در تجربه مداوم درد مزمن و علایم مرتبط نقش دارند.
برخی از موارد درد مزمن که از طریق روش های تصویربرداری عصبی مورد مطالعه قرار می گیرند عبارتند از:
- کمردرد مزمن
- فیبرومیالژیا
- آرتروز
- سندرم درد ناحیه ای پیچیده یا CRPS (کازالژیا و دیستروفی رفلکسی سمپاتیک)
- میگرن مزمن
- درد لگنی مزمن
- درد فانتوم اندام
- نوروپاتی محیطی
مطالعات نوروفیزیولوژی و تصویربرداری عصبی نشان دادند که محرک های دردناک منجر به پاسخ هایی در یک شبکه قشری گسترده از جمله نواحی سوماتوسنسوری (حسی-پیکری)، فرونتال، پاریتال، سینگولیت و اینسولا می گردند. همچنین مطالعات اخیر نشان می دهند که در شرایط درد مزمن (Chronic pain)، ساختار و عملکرد سیستم عصبی مرکزی (CNS) در شبکه نورونی درد به علت نوروپلاستیسیتی (Neuroplasticity, or Brain plasticity) تغییر می یابد. شواهد بالینی و تجربی نشان می دهند که محرک های مضر می توانند ساختار و عملکرد نورون های مرکزی را که در ادراک درد (Pain perception) درگیر می شوند حساس کنند یا تغییر دهند.
همچنین تصویربرداری عصبی (Neuroimaging) به روشن ساختن بسیاری از ارتباطات عصبی در موضوع عواملی چون توجه، پیش بینی، تلقین، دارونما (پلاسبو)، ترس-اضطراب و پاداش که به خوبی در تغییرات تجربه درد شناخته شده اند کمک کرده است.
مناطق درد در سیستم عصبی مرکزی (CNS)
نواحی اصلی سیستم عصبی مرکزی که در پاسخ به تحریک نوسیسپتیو حاد یا تجربه های دردناک فعال می شوند عبارتند از:
- کورتکس پیش پیشانی (Prefrontal cortex)
- کورتکس حسی اولیه (Primary sensory cortex)
- کورتکس حسی ثانویه (Secondary sensory cortex)
- کورتکس جلویی سینگولیت (Anterior cingulate cortex)
- کورتکس اینسولار یا اینسولا (Insular cortex)
- تالاموس (Thalamus)
- طناب نخاعی (Spinal cord)
نواحی دیگر سیستم عصبی مرکزی در پاسخ به تجربه دردناک شامل:
- آمیگدال (Amygdala)
- هیپوکامپ (Hippocampus)
- کورتکس پشتی آهیانه ای (Posterior parietal cortex)
- کورتکس تمپورال (Temporal cortex)
- ساقه مغز (Brainstem)
- عقده های قاعده ای (Basal ganglia)
- کورتکس مخچه ای (Cerebellar cortex)
تغییرات مغز در پدیده درد
تغییرات در ساختار و عملکرد سیستم عصبی مرکزی در چندین سندرم درد مزمن نشان داده شده است. همچنین در بسیاری از مطالعات اخیر مشخص گردید که تغییرات در سیستم نزولی تعدیلی درد (Descending pain modulatory system) در موارد درد مزمن باعث سیستم مهاری نزولی ناکارآمد یا سیستم تسهیلی نزولی افزایش یافته در سیستم عصبی می گردند.
تغییرات ساختاری (Structural) مغز
افزایش و کاهش منطقه ای در ضخامت کورتکس مغز و تراکم ماده خاکستری در انواع متفاوتی از درد مزمن از جمله مراحل سندرم درد منطقه ای پیچیده (CRPS)، فیبرومیالژیا، میگرن، اختلالات گیجگاهی-فکی (Temporomandibular disorders)، کمردرد مزمن و درد احشایی همانند سندرم روده تحریک پذیر (IBS) مشاهده شده است.
یک مطالعه به طور همزمان تغییرات در ساختار سیستم عصبی مرکزی را در سندرم های درد مزمن مختلف از جمله سندرم درد منطقه ای پیچیده، آرتروز زانو و کمردرد مزمن نشان دادند.
این مطالعات نشان می دهد که نواحی اصلی تغییر ماده خاکستری مغز عبارتند از:
- ناحیه اینسولا
- ناحیه حسی-پیکری
- کورتکس های حرکتی و ارتباطی
- تالاموس
- عقده های قاعده ای
- کورتکس آهیانه ای
- کورتکس پیش پیشانی
- ساختارهای مرتبط با حافظه و تنظیم هیجان مانند هیپوکامپ و آمیگدال
چندین مطالعه و تحقیق درد مزمن ترکیبی از افزایش و کاهش تراکم ماده خاکستری (Gray matter) و همچنین برگشت تغییرات ماده خاکستری را به دنبال درمان موثر نشان دادند.
تصویربرداری تنسور انتشاری (Diffusion tensor imaging, or DTI) ممکن است جهت بررسی تغییرات ساختار ماده سفید (White matter) در سیستم عصبی مرکزی در مراحل مختلف دردهای مزمن بکار گرفته شود.
تغییرات عملکردی (Functional) مغز
بسیاری از روش های تصویربرداری عصبی همانند PET و FMRI جهت بررسی تغییرات عملکردی مغز طی مراحل درد مزمن کاربرد دارند.
وقتی که محرک های مضر به بیماران مبتلا به کمردرد مزمن، فیبرومیالژیا، درد لگنی مزمن و سندرم درد ناحیه ای پیچیده اعمال می شود، فعالیت متغیر در بخش هایی از سیستم عصبی مرکزی همانند کورتکس حسی-پیکری اولیه (Primary somatosensory cortex) و کورتکس اینسولار پشتی (Posterior insular cortex) مشاهده می گردد. همچنین کورتکس حسی-پیکری ثانویه (Secondary somatosensory cortex) که در پردازش و یکپارچگی حسی نقش دارد نیز دچار تغییرات ساختاری و عملکردی می گردد.
مناطق کورتکس حرکتی اولیه (Primary motor cortex)، کورتکس پیش حرکتی (Premotor cortex) و ناحیه حرکتی تکمیلی (Supplementary motor area) در درد مزمن نقش دارند و تغییرات در این نواحی حرکتی ممکن است در ارتباط با تغییراتی باشد که در مخچه (Cerebellum) دیده می شود.
بعضی از محققین ارتباط بین فرآیندهای شناختی (Cognitive processes) و درد مزمن را بررسی کردند. این مطالعات به طور عمده تغییرات عملکردی را در کورتکس پیش پیشانی (Prefrontal cortex, or PFC) از جمله کورتکس پیش پیشانی جلویی-داخلی (Ventromedial PFC)، کورتکس پیش پیشانی پشتی-جانبی (Dorsolateral PFC) و کورتکس پیش پیشانی اربیتوفرونتال (Orbitofrontal PFC) تعیین می کنند. مناطق دیگری که تغییرات عملکردی را در این ارتباط در افراد با درد مزمن نشان می دهند شامل کورتکس آهیانه ای، اتصال گیجگاهی-آهیانه ای (Temporo-parietal junction) و کورتکس سینگولیت پشتی (Posterior cingulate cortex) است.
نواحی تغییرات عملکردی مغز در ارتباط با جنبه های عاطفی (Affective) و هیجانی (Emotional) پردازش درد عبارتند از:
- کورتکس اینسولار جلویی یا اینسولای جلویی (Anterior insular cortex)
- کورتکس سینگولیت جلویی (Anterior cingulate cortex)
- آمیگدال (Amygdala)
عملکرد نواحی زیر قشری (Subcortical) که ممکن است در مراحل درد مزمن تغییر کنند شامل:
- تالاموس
- عقده های قاعده ای
- مخچه
- ساقه مغز
- ماده خاکستری دور قناتی (Periaqueductal gray matter, or PAG)
اثرات عوامل شناختی چون توجه بر تجربه درد
بررسی های تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (FMRI) و نوروفیزیولوژیکی، اثرات وابسته به توجه-حواس پرتی (Attention and Distraction) را در قسمت های زیادی از ماتریکس درد نشان دادند. بر اساس این مطالعات، مناطقی که طی تعدیل درد توجه ای بیشتر ظاهر شدند شامل سیستم نزولی تعدیلی درد (Descending pain modulatory system) و عناصر کلیدی از ماتریکس درد بودند.
Valet و همکاران نشان دادند که به هنگام حواس پرتی، کورتکس سینگولوفرونتال (Cingulofrontal cortex) اثرات نزولی (Top-down influences) روی ماده خاکستری دور قناتی (Periaqueductal gray matter, or PAG) و تالاموس پشتی جهت تعدیل درد دریچه ای اعمال می کند. این مطالعات و بررسی های دیگر شواهد واضحی برای دخالت ساختارهای ساقه مغز در تعدیل ادراک درد مرتبط با توجه فراهم می کنند و کار با استفاده از تراکتوگرافی انتشاری (از طریق تصویربرداری تنسور انتشاری یا DTI) اخیر تایید می کنند که ارتباطات آناتومیکی ماده سفید (White matter) بین مناطق کورتکس و ساقه مغز در مغز انسان وجود دارند و درنتیجه چنین اثرات نزولی را امکان پذیر می کنند.
اثرات پلاسبو (دارونما) در تجربه درد
اثرات نزولی از دیانسفالون، هیپوتالاموس، آمیگدال، کورتکس سینگولیت جلویی (Anterior cingulate cortex, or ACC)، اینسولا (کورتکس اینسولار) و کورتکس پیش پیشانی (Prefrontal cortex, or PFC) که باعث مهار یا تسهیل انتقال نوسیسپتیو از طریق ساختارهای ساقه مغز می گردند استدلالی هستند که طی بی دردی پلاسبو (Placebo analgesia) اتفاق می افتند.
فعالیت قوی تر ناحیه پیش پیشانی (پره فرونتال) مشخص شد که در ارتباط با کاهش درد بیشتر ناشی از پلاسبو و کاهش فعالیت عصبی در نواحی درد است. همچنین کورتکس پیش پیشانی طی اثر پلاسبو از طریق آزاد سازی اپیات در ساقه مغز، سیستم نزولی تعدیلی درد (Descending pain modulatory system) را تحت تاثیر قرار می دهد و باعث کاهش ادراک درد می گردد.
اثرات عوامل هیجانی و خلق و خو بر تجربه درد
مطالعات نشان می دهند که خلق و خو و حالت عاطفی بیمار در دردهای حاد و مزمن اثر مشخص و قابل توجهی بر ادراک درد و توانایی جهت مقابله با درد دارند. در مشاهدات بالینی و تجربی بسیار شایع است که پیش بینی و اضطراب در ارتباط با درد می تواند منجر به تشدید درد گردد. به عنوان مثال پیش بینی درد در بیماران با درد مزمن می تواند به ترس از حرکت، اضطراب، افسردگی و رفتار اجتنابی منجر گردد. همچنین عواملی چون فاجعه سازی درد (مجموعه ای از فرآیندهای شناختی و هیجانی منفی) و افسردگی باعث تشدید درد می گردند.
مطالعاتی که با استفاده از روش های تصویربرداری و طرح الگوی جدید انجام می شوند در درک این موضوع که چطور پیش بینی و اضطراب باعث تجربه درد بیشتر می گردند را ارزیابی می کنند.
نواحی اصلی در سیستم عصبی مرکزی (CNS) که در بزرگی یا تشدید تجربه درد درگیر می شوند شامل مجموعه انتورهینال (Entorhinal complex)، آمیگدال، اینسولای جلویی (Anterior insula) و کورتکس پیش پیشانی (Prefrontal cortex) است.
نقش ناحیه پیش پیشانی (Prefrontal cortex) در پدیده درد
بسیاری از مطالعات و تحقیقات نشان می دهند که ناحیه پیش پیشانی در شرایط درد بالینی صرف نظر از پاتولوژی زمینه ای نقش دارد. فعالیت کورتکس پیش پیشانی داخلی (Medial PFC) به میزان زیادی در ارتباط با شدت درد مزمن پشت می باشد. ناحیه پیش پیشانی به خصوص کورتکس پیش پیشانی پشتی جانبی (Dorsolateral prefrontal cortex, or DLPFC) یک منطقه عمده تخریب عصبی و مرگ بالقوه سلولی در بیماران با درد مزمن (Chronic pain) است.
نکته پایانی مقاله
تصویربرداری عصبی به ما نشان داده است که مرکز درد خاصی در مغز وجود ندارد و تلاش برای یافتن این مرکز درد منفرد ادراکی برای درد مزمن ممکن است به پایان رسیده باشد.
امروزه فهم ما از پدیده درد بسیار افزایش یافته است. در گذشته درد صرفا به عنوان یک تجربه حسی در نظر گرفته می شد ولی اخیرا با پیشرفت فناوری ها، درد به عنوان یک فرآیند پیچیده و چندگانه مشاهده می شود که عامل تغییرات در طناب نخاعی و بسیاری از مراکز بالاتر سیستم عصبی است. درد مزمن یک بیماری چندگانه بوده که شامل تغییرات حسی، اتونوم، عاطفی-هیجانی و شناختی است. مغز بیمارانی که از درد مزمن رنج می برند به محرک ها به طور متفاوتی نسبت به مغز افراد طبیعی پاسخ می دهد.
نویسنده: فیزیوتراپیست ابراهیم برزکار
*استفاده از مطالب فقط درصورت ذکر منبع وبلاگ و نام نویسنده مجاز است.
رویکردی جدید در فیزیوتراپی (A new approach in physiotherapy)
درد (Pain) به عنوان یک پدیده پیچیده (Complex phenomenon)-قسمت اول
درد (Pain) به عنوان یک پدیده پیچیده (Complex phenomenon)-قسمت سوم
لیست وبلاگ های رسمی من
- فیزیوتراپی
- فیزیوتراپی شناختی (Cognitive physiotherapy)
- دستگاه عصبی عضلانی اسکلتی
- شانه و اختلالات آن
- ستون فقرات و اختلالات آن
- زانو و اختلالات آن
- سیستم عصبی و اختلالات آن
ویدیوها در آپارات
منابع (References)
http://www.thejournalofheadacheandpain.com/content/15/1/66
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8740608
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3584052/
http://www.thejournalofheadacheandpain.com/content/14/1/64
http://www.medmerits.com/index.php/article/headache_disorders_functional_neuroimaging/P1
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8848153
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11780656
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12000018
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10491980
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1526-4610.2007.00841.x/abstract
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21041960
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12909433
http://www.practicalpainmanagement.com/pain/acute/history-pain-nature-pain
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18556697
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3198614/
http://www.jneurosci.org/content/21/24/9896.full
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1691874
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23337291
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17873596
http://www.humanneurophysiology.com/receptors.htm
https://faculty.washington.edu/chudler/pain.html
http://www.medscape.org/viewarticle/553961_4
http://www.health.harvard.edu/mind-and-mood/depression_and_pain
http://emedicine.medscape.com/article/325107-overview#showall
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17678852
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12033999
http://jn.physiology.org/content/109/1/5
http://bja.oxfordjournals.org/content/87/1/3.full
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3268359/
http://physrev.physiology.org/content/89/2/707
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3938343/
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3438523/
http://science.howstuffworks.com/life/remember-pain.htm
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24846747
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26054810
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25142459
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3690498/
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16214069
http://emedicine.medscape.com/article/1145318-overview#showall
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18778570
http://www.medscape.org/viewarticle/460306
http://www.medscape.org/viewarticle/460306_2
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11834781
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2964993/
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16120776
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25602361
http://projects.hsl.wisc.edu/GME/PainManagement/session2.1.html
http://www.acnr.co.uk/pdfs/volume3issue2/v3i2reviewart1.pdf
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20650402
http://www.nimh.nih.gov/health/publications/depression-and-chronic-pain/index.shtml
http://www.instituteforchronicpain.org/understanding-chronic-pain/what-is-chronic-pain
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19655103
http://thebrain.mcgill.ca/flash/a/a_03/a_03_cl/a_03_cl_dou/a_03_cl_dou.html
http://thebrain.mcgill.ca/flash/d/d_03/d_03_p/d_03_p_dou/d_03_p_dou.html#2
https://www.mja.com.au/open/2012/1/4/depression-and-chronic-pain
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1395797
http://www.aans.org/Patient%20Information/Conditions%20and%20Treatments/Spasticity.aspx
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17531847
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23250765
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12893114
http://www.instituteforchronicpain.org/understanding-chronic-pain/complications/anxiety
http://emedicine.medscape.com/article/1146199-overview
http://www.adaa.org/understanding-anxiety/related-illnesses/other-related-conditions/chronic-pain
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16079044
http://www.medscape.com/viewarticle/718613_1
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22656442
http://emedicine.medscape.com/article/2207448-treatment#showall
http://www.jneurosci.org/content/21/24/9896.full
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17873596
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3034682/
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21040755
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24021862
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19878862
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23548483
http://emedicine.medscape.com/article/310834-overview#showall
Iran