Schmerz im Computer

BLOG: Graue Substanz

Migräne aus der technischen Forschungsperspektive von Gehirnstimulatoren zu mobilen Gesundheitsdiensten.
Graue Substanz

Können wir die Entstehung von Schmerz im Computer realistisch simulieren?

Der verzweifelte Nutzer schöpft kurz Hoffnung, doch nein, der Computer fühlt ganz sicher keinen Schmerz. Genau das ist eine Chance der Computermodelle.

Die Schmerzforschung steht mit ihren Tierexperimenten – auch Tiermodelle genannt – offensichtlich vor einzigartigen Anforderungen an Tierschutz und Ethik. Das sind nicht die einzigen Probleme.

Enttäuscht beginnt ein Übersichtsartikel zu Tiermodellen in der Schmerzforschung (Animal models of pain: progress and challenges, Nature Reviews Neuroscience, 2009):

„Viele sind frustriert über den Mangel an translationalen Fortschritten [translational meint die Übersetzung der Resultate der Tiermodelle in die klinische Forschung am Menschen, Anmerkung M.A.D.] im Bereich Schmerz, wo die große Erkenntnisgewinne der Grundlagenforschung anhand der Tiermodelle nicht auf die Entwicklung vieler, neuer klinisch wirksamer Verbindungen führten.”

Die Entwicklung von Computermodellen der Schmerzentstehung wäre also nicht allein aus Tierschutz und Ethik von vorrangigen Interesse sondern weil ein solch neuer Ansatz neue Aspekte einbringen könnte.

Trotzdem gewinnt das Gebiet der Computermodelle für Schmerzentstehung bisher nicht an Fahrt. Genau genommen existiert es noch gar nicht. Man findet genau 1 (in Worten: eine) Veröffentlichung mit einem mathematischen Modell zur der etwas in die Jahre gekommenen „Gate Control Theorie” (A mathematical model of the gate control theory of pain, J. Theor. Biol. 1989). Die Computermodelle zur Migräne aus meiner Arbeitsgruppe betreffen zunächst die schmerzlosen neurologischen Reiz- und Ausfallerscheinungen, die sogenannte Migräneaura. Wir machen damit jedoch auch Vorhersagen zu der Schmerzentstehung. Aktuell bin ich am Max Planck Institut für Physik komplexer Systeme und arbeite an einem Computermodell zur Schmerzentstehung.

Warum nicht mehr Schmerzmodelle am Computer entworfen werden, ist mir ein Rätsel, insbesondere wenn man die Lage vergleicht mit anderen Bereichen. Es gibt zahlreiche Veröffentlichungen von Computermodellen für Epilepsie, für die Parkinson-Krankheit oder für Herzrhythmusstörungen, um auch ein anderes Organsysteme zu nennen. Über diese Themen forschen weltweit viele interdisziplinäre Verbünde in denen heute ganz natürlich auch Computermodelle ihre Rolle spielen. Schmerzen sind noch Neuland im Bereich Computational Neuroscience.

 

 

Markus Dahlem forscht seit über 20 Jahren über Migräne, hat Gastpositionen an der HU Berlin und am Massachusetts General Hospital. Außerdem ist er Geschäftsführer und Mitgründer des Berliner eHealth-Startup Newsenselab, das die Migräne- und Kopfschmerz-App M-sense entwickelt.

9 Kommentare

  1. Mal ne Frage, haben Sie eigentlich noch nicht mitbekommen, dass in den USA (und anderswo) jetzt simples Cannabis als Schmerzmedikament eingesetzt wird? Bei allen möglichen Erkrankungen, auch Migräne.

    So wies aussieht ist Deutschland mal wieder dabei, einen Trend zu verpennen.

    • Die Beurteilung von Cannabis als Schmerzmedikament ist nach meiner Erfahrung eher naiv und wenig fundiert: Cannabis ist bei der 100%ig funktionierende Migräneauslöser mit absoluter Reproduzierbarkeit!

    • Mal ne Frage wendehals, haben sie eigentlich noch nicht mitbekommen, dass
      nach einer Studie der International Association for the Study of Pain die schmerzstillende Wirkung möglicherweise auf einer höheren Gleichgültigkeit gegenüber dem Schmerz beruht, da keine Reduktion des Schmerzreizes im Gehirn nachgewiesen werden konnte!

  2. Pingback:Von Elektrozeutika zu ElectRX – Das Verteidigungsministerium forscht mit › Graue Substanz › SciLogs - Wissenschaftsblogs

  3. Das Canabis immernoch als Schmerzmittel in den USA eingesetzt wird ist mir neu. Lediglich in den 20’er Jahren galt es noch nicht als Opium und wurde zur Behandlung von chronischen Erkrankungen verwendet.

    Ob der Computer auch Rückenschmerzen simulieren kann?

    • Der Computer simuliert die physiologischen Regelschaltkreise oder auch anatomische Statik (grob gesprochen). Daher meine Betonung auf primäre Kopfschmerzarten wie Migräne und chronische Scherzen (bei beiden ist der Schmerz selbst die Erkrankung). Wenn die Rückenschmerzen chronisch geworden sind, sind da also durchaus Gemeinsamkeiten.

      Schmerzpatienten mit chronischen muskulosklettalen Nichttumorschmerz wurden übrigens mit der Tiefen Hirnstimulation Elektroden im zentralen Höhlengrau implantiert. Einige entwickelten über die Zeit (mehrer Monate) Migräne-typische Kopfschmerzen! Bei dieser Art der Tiefen Hirnstimulation kommt es auf viele noch unklare Faktoren an. Hier können Computermodelle beitragen dieses dynamische Wechselspiel zu verstehen.

    • Es gibt keine oder kaum Studien. Eine unbekannte Zahl von Leute therapiert sich im Privaten, und taucht in keiner Statistik auf.

      http://blog.sfgate.com/smellthetruth/section/health/

      Sie können endlos googeln nach: Cannabis + *Krankheit*
      _

      Der Wirkungsmechanismus rührt soweit ich das verstanden habe daher, dass es das endogene Cannabinoidsystem unterstützt. Das hat die Aufgabe, zelluläre Erregung zu regulieren/runterzufahren. Immer wenn das nicht gelingt, wird man krank.

  4. Kannabis ist doch in vielen Teile der USA legalisiert worden oder man bekommt es halt mit Rezept. Aber so neu ist das jetzt auch nicht.

    Ich würde es schon mal interessant finden, so etwas zu sehen. Also wie eben zum Beispiel chronische Schmerzen im Computer simuliert aussehen. Leider kam mir so etwas bisher nicht vor die Augen. Gibt es denn zufällig irgendwo Beispiele, die gerade jemand im Kopf hat?

    Vielen Dank für den schönen Artikel.

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