Topic 1
Definition and Neurobiological Basis of Pain
Problem 1.1: Pain and Psychology?
▪ Wat is pijn?
▪ Hoe ervaar je pijn?
▪ Wat zijn de componenten van pijn (biologisch/psychologisch)?
▪ Welke factoren hebben invloed op pijn ervaring?
Problem 1.2: Different Shades of Pain in the Brain
▪ Welke hersendelen zijn actief bij pijn?
Problem 1.3: Up and Down, Round and Round?!
▪ Wat zijn de ascending en descending paden van pijn?
Wieser & Pauli. (2016). Neuroscience of Pain and Emotion.
Neuroanatomie van pijn en emotie
Pijn wordt gedefinieerd als een ‘onplezierige zintuigelijke (sensorische) en emotionele ervaring
geassocieerd met actuele of potentiele tissue schade, of beschreven in termen van zulke schade’. Pijn
en nociceptie moet onderscheden worden, want het laatste betekent de fysiologische processen die
getriggerd worden door tissue schade. Pijn kan ervaren worden zonder nociceptie.
Negatieve emoties zijn een bestanddeel van de pijnervaring, dus een dichte interactie of overlapping
tussen brein processen gerelateerd aan pijn en emoties kan verwacht worden. Het kan gesteld
worden dat pijn een emotie is; een emotie die de aanwezigheid van een lichamelijke sensatie eist,
met kwaliteiten zoals tijdens tissue beschadigende stimulatie. De pijn-emotie interactie wordt
benadrukt door het feit dat beide pijn en emoties adaptieve responses zijn op survival-relevante
uitdagingen in de omgeving. De functionele significantie verschilt:
- Pijn is om het organisme te alarmen dat de integriteit van het lichaam bedreigd wordt om
aandacht te geven aan de bron van de pijn en mogelijk te ontwijken.
- Emotie is voor de detectie van motivatie relevante stimuli die ontwijkings- of naderingsgedrag
uitlokt.
Nociceptieve paden
Menselijke nociceptie is het proces van het coderen van specifieke somatosensorische informatie in
de periferie en de transductie naar het brein. Nociceptoren zijn perifere neuronen die reageren op
schadelijke (noxious) stimulatie en detecteren potentiele schadelijke stimuli. Ze kunnen specifiek zijn
tot een bepaald type stimulus (bv. mechanisch, chemisch of temperatuur) of voor meerdere
schadelijke stimulatie. De laatste soort heet polymodale nociceptoren en is meer aanwezig in het
menselijk lichaam. Het nociceptie signaal wordt omgezet naar het centrale zenuwstelsel (CNS) door
twee hoofd types van vezels in het lichaamsweefsel die het startpunt van het signaal vormen.
1. Dunne myelinated Aδ neuronen: brengen informatie over van acute en gelokaliseerde pijn
met een snelle conductiesnelheid.
2. Unmyelinated C vezels: zenden meer verspreide pijn met langzamere conductiesnelheid.
Na stimulatie brengen de vezels de signalen door naar het CNS. De perifere vezels eindigen in de
dorsale hoorn van de ruggengraat, waarna ze tweede-order neuronen geactiveerd worden en de
axonen hiervan kruizen de middenlijn van de ruggengraat direct naar het ventrale oppervlak van de
ruggengraat.
1
, Ascending pijn signalen worden gestuurd naar het brein via de spinothalamic tract, waarvan de
vezels projecteren naar de intralaminar en vetroposterior nuclei van de thalamus. Hierna kunnen
twee supraspinal neuronale systemen onderscheden worden met betrekking tot hun primaire rol
binnen de verwerking van nociceptieve informatie:
1. Het laterale systeem codeert grotendeels sensorische-discriminatie componenten van pijn
(zodat je de plek van pijn kan benoemen).
2. Het mediale systeem codeert het affectieve, motivatie component van de resulterende pijn
perceptie.
Descending pathways beginnen in het brein en wijzigen grotendeels de transmissie van
nociceptieve input op de dorsale hoorn. De periaquesductal gray (PAG) en de rostroventral medulla
(RVM) spelen een rol in de endogene controle van pijn via de remmende PAG–RVM–dorsal horn
pathway. De PAG ontvangt input van de frontale en insular cortices, hypothalamus en de amygdala
en speelt een kritische rol in de descending modulatie van pijn door interactie met de RVM en de
dorsolateral pontine tegmentum. De PAG, parabrachial nucleus en nucleus tractus solitaries geven
input aan de RVM, welke directe connecties heeft met de laminea van de dorsale hoorn.
Centrale representatie van pijn
In het brein is pijn gepresenteerd in neuronale netwerken die een aantal subcorticale en corticale
structuren bevatten die verschillende aspecten van pijn coderen. De volgende hoofdbrein gebieden
omvatten het brein netwerk voor acute pijn: primaire en secondaire somatosensorische cortices
(SSC; S1&S2), insulaire cortex (IC), anterior cingulate cortex (ACC), prefrontale cortex (PFC) en de
thalamus (T).
- De SSC ontvangt input van de laterale nuclei van de T, waar de ACC grotendeels input geeft aan
de PFC met nociceptieve informatie.
- De cerebellum ontvangt direct input van de spinothalamic tract en is een van de subcorticale
pijn-coderende structuren samen met de caudate putamen, amygdala en de PAG.
- Sensorische en discriminatie aspecten van pijn zijn gecodeerd in somatosensorische, laterale
thalamic en cerebellar porties van het brein, waar affectieve en cognitieve componenten van
pijn gerepresenteerd zijn in de cingulate, insular en prefrontale gebieden.
Deze pijn matrix stelt een specifieke neuro anatomische representatie van pijn voor, maar dit is in
twijfel getrokken met betrekking tot de specificiteit. Uit onderzoeken komt dat tot een bepaalde
grote, een brein teken dat specifiek correspondeert met de
sensorische en affectieve representatie van pijn.
Studies vonden twee sequentiële brein activatie in EEG en MEG
(magneto encefalografie) opnames van S1 versus S2 en ACC. De
eerste Aδ-vezel bemiddelde brein activatie kan onderverdeeld
worden in een vroege (100-200ms na stimulus) en een late
EEG/MEG response over 200ms. Dit resulteert dat neurale
substraten van pijn substantiële overeenkomsten delen met
andere sensorische of emotionele ervaringen.
Apkarian et al. (2013). Representation of pain in the brain.
Historisch perspectief
Sommige onderzoekers concludeerden dat de cerebrale cortex een minimale rol speelt in
pijnperceptie. Andere waren het hier niet mee eens en kwamen met bewijs dat de cortex betrokken
is in pijnperceptie. De complexe natuur van de pijn ervaring bevat zowel sensorische eigenschappen
als emotionele motivatie componenten en suggereert dat de bewuste waardering van pijn de
activatie en interactie van meerdere brein regio’s moet bevatten.
2
Definition and Neurobiological Basis of Pain
Problem 1.1: Pain and Psychology?
▪ Wat is pijn?
▪ Hoe ervaar je pijn?
▪ Wat zijn de componenten van pijn (biologisch/psychologisch)?
▪ Welke factoren hebben invloed op pijn ervaring?
Problem 1.2: Different Shades of Pain in the Brain
▪ Welke hersendelen zijn actief bij pijn?
Problem 1.3: Up and Down, Round and Round?!
▪ Wat zijn de ascending en descending paden van pijn?
Wieser & Pauli. (2016). Neuroscience of Pain and Emotion.
Neuroanatomie van pijn en emotie
Pijn wordt gedefinieerd als een ‘onplezierige zintuigelijke (sensorische) en emotionele ervaring
geassocieerd met actuele of potentiele tissue schade, of beschreven in termen van zulke schade’. Pijn
en nociceptie moet onderscheden worden, want het laatste betekent de fysiologische processen die
getriggerd worden door tissue schade. Pijn kan ervaren worden zonder nociceptie.
Negatieve emoties zijn een bestanddeel van de pijnervaring, dus een dichte interactie of overlapping
tussen brein processen gerelateerd aan pijn en emoties kan verwacht worden. Het kan gesteld
worden dat pijn een emotie is; een emotie die de aanwezigheid van een lichamelijke sensatie eist,
met kwaliteiten zoals tijdens tissue beschadigende stimulatie. De pijn-emotie interactie wordt
benadrukt door het feit dat beide pijn en emoties adaptieve responses zijn op survival-relevante
uitdagingen in de omgeving. De functionele significantie verschilt:
- Pijn is om het organisme te alarmen dat de integriteit van het lichaam bedreigd wordt om
aandacht te geven aan de bron van de pijn en mogelijk te ontwijken.
- Emotie is voor de detectie van motivatie relevante stimuli die ontwijkings- of naderingsgedrag
uitlokt.
Nociceptieve paden
Menselijke nociceptie is het proces van het coderen van specifieke somatosensorische informatie in
de periferie en de transductie naar het brein. Nociceptoren zijn perifere neuronen die reageren op
schadelijke (noxious) stimulatie en detecteren potentiele schadelijke stimuli. Ze kunnen specifiek zijn
tot een bepaald type stimulus (bv. mechanisch, chemisch of temperatuur) of voor meerdere
schadelijke stimulatie. De laatste soort heet polymodale nociceptoren en is meer aanwezig in het
menselijk lichaam. Het nociceptie signaal wordt omgezet naar het centrale zenuwstelsel (CNS) door
twee hoofd types van vezels in het lichaamsweefsel die het startpunt van het signaal vormen.
1. Dunne myelinated Aδ neuronen: brengen informatie over van acute en gelokaliseerde pijn
met een snelle conductiesnelheid.
2. Unmyelinated C vezels: zenden meer verspreide pijn met langzamere conductiesnelheid.
Na stimulatie brengen de vezels de signalen door naar het CNS. De perifere vezels eindigen in de
dorsale hoorn van de ruggengraat, waarna ze tweede-order neuronen geactiveerd worden en de
axonen hiervan kruizen de middenlijn van de ruggengraat direct naar het ventrale oppervlak van de
ruggengraat.
1
, Ascending pijn signalen worden gestuurd naar het brein via de spinothalamic tract, waarvan de
vezels projecteren naar de intralaminar en vetroposterior nuclei van de thalamus. Hierna kunnen
twee supraspinal neuronale systemen onderscheden worden met betrekking tot hun primaire rol
binnen de verwerking van nociceptieve informatie:
1. Het laterale systeem codeert grotendeels sensorische-discriminatie componenten van pijn
(zodat je de plek van pijn kan benoemen).
2. Het mediale systeem codeert het affectieve, motivatie component van de resulterende pijn
perceptie.
Descending pathways beginnen in het brein en wijzigen grotendeels de transmissie van
nociceptieve input op de dorsale hoorn. De periaquesductal gray (PAG) en de rostroventral medulla
(RVM) spelen een rol in de endogene controle van pijn via de remmende PAG–RVM–dorsal horn
pathway. De PAG ontvangt input van de frontale en insular cortices, hypothalamus en de amygdala
en speelt een kritische rol in de descending modulatie van pijn door interactie met de RVM en de
dorsolateral pontine tegmentum. De PAG, parabrachial nucleus en nucleus tractus solitaries geven
input aan de RVM, welke directe connecties heeft met de laminea van de dorsale hoorn.
Centrale representatie van pijn
In het brein is pijn gepresenteerd in neuronale netwerken die een aantal subcorticale en corticale
structuren bevatten die verschillende aspecten van pijn coderen. De volgende hoofdbrein gebieden
omvatten het brein netwerk voor acute pijn: primaire en secondaire somatosensorische cortices
(SSC; S1&S2), insulaire cortex (IC), anterior cingulate cortex (ACC), prefrontale cortex (PFC) en de
thalamus (T).
- De SSC ontvangt input van de laterale nuclei van de T, waar de ACC grotendeels input geeft aan
de PFC met nociceptieve informatie.
- De cerebellum ontvangt direct input van de spinothalamic tract en is een van de subcorticale
pijn-coderende structuren samen met de caudate putamen, amygdala en de PAG.
- Sensorische en discriminatie aspecten van pijn zijn gecodeerd in somatosensorische, laterale
thalamic en cerebellar porties van het brein, waar affectieve en cognitieve componenten van
pijn gerepresenteerd zijn in de cingulate, insular en prefrontale gebieden.
Deze pijn matrix stelt een specifieke neuro anatomische representatie van pijn voor, maar dit is in
twijfel getrokken met betrekking tot de specificiteit. Uit onderzoeken komt dat tot een bepaalde
grote, een brein teken dat specifiek correspondeert met de
sensorische en affectieve representatie van pijn.
Studies vonden twee sequentiële brein activatie in EEG en MEG
(magneto encefalografie) opnames van S1 versus S2 en ACC. De
eerste Aδ-vezel bemiddelde brein activatie kan onderverdeeld
worden in een vroege (100-200ms na stimulus) en een late
EEG/MEG response over 200ms. Dit resulteert dat neurale
substraten van pijn substantiële overeenkomsten delen met
andere sensorische of emotionele ervaringen.
Apkarian et al. (2013). Representation of pain in the brain.
Historisch perspectief
Sommige onderzoekers concludeerden dat de cerebrale cortex een minimale rol speelt in
pijnperceptie. Andere waren het hier niet mee eens en kwamen met bewijs dat de cortex betrokken
is in pijnperceptie. De complexe natuur van de pijn ervaring bevat zowel sensorische eigenschappen
als emotionele motivatie componenten en suggereert dat de bewuste waardering van pijn de
activatie en interactie van meerdere brein regio’s moet bevatten.
2
