Kraftige magneter i skanneren skaper en øredøvende støy som omslutter krigsveteranen som ligger med hodet inne i det tunnelformede røret. Men det er ikke bråket som får ham til å skjære tenner av smerte.
Da den unge mannen to år tidligere var sendt ut på et skarpt oppdrag, ble han skutt i låret. Etter det har han vært plaget av kroniske smerter. Legene har ikke kunnet gjøre særlig mye for å hjelpe ham, men nå gir skanneren et utrolig presist bilde av hvordan smerten i hjernen hans er bygget opp.
Soldaten er et tenkt eksempel, men behandlingen kan bli virkelighet for smertepasienter om bare et par år.
Psykologen Tor Wager fra University of Colorado i USA har oppdaget at hjernens håndtering av smerte er langt mer kompleks enn forskerne hittil har trodd.
Smerten fra et sår utvikler seg minutt for minutt
Under 1 sekund: stikkende følelse
Når vevet skades, aktiverer det smertenervenes mekanisk følsomme reseptorer. Det utløser et kortvarig signal som gir en presist lokalisert skarp og stikkende fornemmelse.
Etter få minutter: brennende følelse
De ødelagte cellene skiller ut melkesyre og hydrogenioner som aktiverer kjemisk følsomme reseptorer. Det utløser en langvarig og diffus smerte med en brennende fornemmelse.
Etter noen timer: dunkende følelse
Immunceller starter en betennelse som skal reparere såret. Signalstoffene aktiverer kjemiske reseptorer som utløser en smerte som varer i dagevis, er vanskelig å lokalisere og føles dunkende.
Ved å gjennomføre hjerneskanninger av hundrevis av smertepasienter har han kartlagt tre ulike smertekretsløp i hjernen som til sammen skaper smerteopplevelser.
Bare det ene av dem mottar signaler fra smertenervene, mens de to andre skrur opp eller ned smerten avhengig av vår psykiske tilstand.
Det forklarer hvorfor en smerte noen ganger kan bite fast seg i årevis, selv om det ikke lenger har noen påviselig årsak.
Wager har nå brukt hjerneskanninger til å måle om det faktisk gjør mer vondt å få tatt en blodprøve hvis man på forhånd har en forventning om å føle smerte. Derfor kan smerten også forebygges bare ved å nedtone de dystre forventningene.
Wagers skanningsbilder avslører hvordan psyken til hver enkelt pasient påvirker smerteopplevelsen, og det åpner for en ny og mer målrettet behandling av smerter – med mindre bruk av medisiner.
Det er vanskelige å lindre smerte
Smerte er en av de grunnleggende følelsene i sanseapparatet, og vi forbinder det typisk med små og store uhell, som når vi for eksempel skjærer oss i fingeren, vrikker foten eller slår hodet.
Slike smerter er som regel veldig presist lokalisert og har en veldefinert årsak, men smerter opptrer også i forbindelse med mange sykdommer, og da er de ofte mer diffuse.
En tysk studie fra 2015 viste at opp mot 60 prosent av verdens befolkning har opplevd smerte i den siste måneden. Men selv om smerter er utbredt, er det vanskelig å lindre dem, og legenes tilbud er slett ikke alltid effektive.
Mutasjoner virker som cannabis i Jo Camerons hjerne
Legene ved sykehuset i den skotske byen Inverness var mildest talt forundret da en 65 år gammel kvinne møtte opp og fortalte at hun hadde litt problemer med hånden. Studiene viste at hun led av alvorlig leddgikt, som normalt er forbundet med store smerter. Men det var ikke noe problem for Jo Cameron, som heller ikke trengte smertestillende legemidler etter operasjonen.
Legene sendte den usedvanlige pasienten videre til forskere ved University College London. Hun fortalte at hun aldri hadde følt smerte, selv om hun flere ganger hadde brukket armer og bein. Og når hun brente seg, oppdaget hun det først når hun merket lukten av brent kjøtt.
Forskerne fant ut at hun hadde to mutasjoner i gener som kontrollerer enzymet FAAH. Forsøk med mus har vist at FAAH påvirker naturlige, cannabislignende stoffer i hjernen og dermed endrer smertens signalveier, slik at dyrene verken
føler smerte eller angst. Cameron er slett ikke den eneste som lever uten å føle smerte, for mutasjoner i mange andre gener kan komme til uttrykk på samme måte.
Biokjemikeren Andrew Moore fra University of Oxford i Storbritannia la i 2017 fram en samlet analyse av en lang rekke studier av vanlige smertestillende legemidler.
Ifølge analysen er det mest effektive stoffet ibuprofen, som blant annet finnes i Ibux, men på tross av førsteplassen gir det bare effektiv smertelindring i halvparten av tilfellene.
For morfinpreparater er tallet faktisk enda lavere. Bare hver åttende pasient har for eksempel glede av legemiddelet Dolol.
Når det har vært så vanskelig å bekjempe smerter, skyldes det også at pasientens smerteopplevelse ikke bare er avhengig av smertens fysiske intensitet.
Smerter kan også påvirke psyken vår og for eksempel utløse en frykt for å være i fare, gjenopplive ubehagelige minner om en lignende situasjon eller gjøre oss i generelt dårlig humør.
Påvirkningen går imidlertid også andre vei. Hvis man ikke har det bra, vil man være mer følsom for selv svake smertepåvirkninger.
Omvendt kan vi for eksempel løpe barføtt over stein og grus uten å ense smertene hvis vi er på flukt fra en overhengende fare.
Det er dette samspillet mellom smerte og psyke psykologen Tor Wager og kollegene hans er i gang med å avdekke ved hjelp av hjerneskanninger.
Smerte er svært subjektivt, og hittil har legene bare kunnet spørre pasienten om hvor vondt det gjør. Wager har oppdaget et kretsløp av nerveforbindelser i hjernen som kan brukes som et objektivt mål for om vi føler smerte, og hvor sterk den er.
Tre kretsløp i hjernen avgjør smertenivået
Når nervesignalene fra smertenervene når fram til hjernen, aktiverer de først et kretsløp av nerveaktivitet som registrerer hvor kraftig smerten er. Men hvor sterk smerte vi faktisk opplever, avgjøres av to andre kretsløp.
Registrerer smerten
Dette kretsløpet påvirkes direkte av smertenervene i kroppen. Kretsløpet som består av signaler mellom flere hjerneområder, bestemmer hvor sterk smerten er, og hvor i kroppen den stammer fra. Tidligere mente forskerne at kretsløpet var mer eller mindre alene om å skape smerteopplevelsen.
Forsterker smerten
Kretsløpet mottar ikke noen signaler fra smertenervene, og aktiviteten er ikke påvirket av om smertesignalene er sterke eller svake. Kretsløpets aktivitet styres i stedet av forventninger og tanker, og hvis aktiviteten er høy, forsterkes opplevelsen av smerte.
Demper smerten
Kretsløpet registrerer heller ikke noen smerte selv, men jo større aktiviteten i det der, desto mer blir opplevelsen av smerten dempet. Hvis vi føler oss avslappet og ubekymret, stiger aktiviteten i kretsløpet, og det får hjernen til å skru ned smertenivået vi opplever.
Nå kan forskerne måle smerte
Wagers forskergruppe plasserte forsøkspersonene i en MR-skanner og ga dem en lett varmepåvirkning på innsiden av underarmen ved hjelp av en elektrode.
Så lenge temperaturen var under 45 grader, som normalt ikke forbindes med smerte, var det ingenting usedvanlig å se i hjernen.
Men når temperaturen ble skrudd bare litt mer opp, utløste det et tydelig mønster av hjerneaktivitet i blant annet den såkalte somatosensoriske delen av hjernebarken og området talamus, som begge er kjent for å registrere sanseinntrykk som for eksempel berøring og temperatur, samt områdene insula og ACC, som er involvert i bevissthet, oppmerksomhet og selvoppfattelse.
Ved å studere skanningene kunne forskerne ikke bare avgjøre om en forsøksperson følte smerte, men også måle hvor sterk den var
Smerte er avhengig av forventningene
Jo mer smerte vi forventer, desto mer smerte opplever vi. Det viser et forsøk fra 2018, da psykologen Tor Wager utsatte 61 forsøkspersoner for en moderat smertefull varme på 47–49 °C. På forhånd hadde noen av deltakerne fått vite at de ville bli utsatt for en høy temperatur, mens andre hadde fått høre at temperaturen ville være lav.
De som forventet høy temperatur, rapporterte et smertenivå som var 40 prosent høyere. Hjerneskanninger bekreftet at de faktisk følte en sterkere smerte enn de andre.
Forskerne døpte mønsteret av smerteframkalt hjerneaktivitet den nevrologiske smertesignaturen, og i 2017 viste de hvordan metoden kunne brukes til å kaste lys over den gåtefulle sykdommen fibromyalgi.
Pasienter med sykdommen har diffuse, uforklarlige smerter og en lav smerteterskel, og inntil for et par tiår siden ble smertene ansett for å være innbilte.
Men ved å trykke på tommelen til 37 pasienter med fibromyalgi og 35 friske kontrollpersoner oppdaget Wager at pasientenes nevrologiske smertesignatur ble aktivert ved et vesentlig lavere trykk enn for kontrollpersonene.
Når trykket ble økt, var aktiviteten i pasientenes smertesignatur dessuten om lag dobbelt så høy som hos de friske forsøkspersonene.
Smertens Topp 5
Opplevelsen av smerte er individuell, men nyrestein, skuddsår og fødsler er noe av det vondeste vi kan komme ut for.
Fødsel
Når barnets hode presser seg gjennom kvinnens fødselskanal, belaster det leddene i bekkenet maksimalt og presser hardt på halebeinet.
Nyrestein
Avfallsstoffene i urinen kan bli skilt ut som mineraler. Nyresteiner kan bli over 1 centimeter i diameter og gir smerter når de passerer fra nyren til blæren.
Geværskudd
Et prosjektil skaper enorme ødeleggelser i vevet og utløser en voldsom smerte når muskler, blodårer og nerver blir revet over.
Helvetesild
Etter en infeksjon med vannkopper går viruset i dvale ved nerverøttene, men hos særlig eldre mennesker kan den blusse opp og skade nervene.
Sigdcelleanemi
Den arvelige sykdommen deformerer de røde blodlegemene, slik at de har problemer med å passere de tynneste blodkarene.
Vi kan skru ned smerten selv
Når smerte er så ubehagelig og nesten umulig å se bort fra, skyldes det at kroppens smertenerver ikke bare aktiverer hjernens primære smertekretsløp, som registrerer smertens intensitet og plassering.
Wagers hjerneskanninger avslørte i 2017 to andre kretsløp som virker i samspill med psyken og er avgjørende for hvordan vi opplever smerten og hvordan vi reagerer på den.
I motsetning til det primære smertekretsløpet, som aktiveres mer og mer i takt med at den fysiske smertepåvirkningen økes, er ikke de to andre kretsløpene i direkte kontakt med kroppens smertenerver.
Slik virker de ulike typene smertelindring
Medisiner kan stoppe smertene flere steder på veien fra kroppen til hjernen.
Ibuprofen virker for eksempel direkte på det stedet som gjør vondt, mens paracet virker i hjernen.
Ibuprofen virker rett på skadestedet
Stoffer som ibuprofen virker ved å hindre skadet vev i å aktivere smertenervenes reseptorer.
Acetylsalisylsyre hemmer dannelse av de stoffene som aktiverer smertenervene direkte, mens ibuprofen demper den betennelsestilstanden (inflammasjon) som aktiverer smertenervene.
Binyrebarkhormoner rammer smertenerven
Binyrebarkhormoner og lignende stoffer sprøytes inn i smertenerven og får nervesignalet til å ebbe ut.
Lidokain skrur nærmest av strømmen i det elektriske nervesignalet, mens binyrebarkhormoner får nerven til å slappe av og bli mindre tilbøyelig til å avfyre nervesignaler.
Ketamin skrur av signalene i ryggmargen
Denne typen stoff forhindrer overføring av nervesignaler fra smertenerven til den nerven som skal sende signalet til hjernen via ryggmargen.
Ketamin blokkerer et av de avgjørende signalstoffene, mens epidural smertelindring nesten lammer nervecellene, slik at de ikke kan avfyre nervesignaler.
Paracet hemmer smertesignaler i hjernen
Både paracet og morfin hindrer nervecellene i å bruke signalmolekyler til å overføre beskjeder om smerte, men de gjør det på ulike måter.
Paracet endrer på balansen av nervecellenes signalstoffer, mens morfin går inn og fungerer som et av disse signalstoffene.
Det ene av kretsløpene forsterker smerteopplevelsen uansett hvor sterke eller svake signaler hjernen mottar fra smertenervene.
Med det kjennskapet forskerne allerede har til disse hjerneområdene, regner Wager med at kretsløpet sørger for å fokusere oppmerksomheten vår på smerten slik at vi forholder oss til den.
Det andre kretsløpet demper derimot smertefølelsen, og teorien hans er at det skjer ved å undertrykke bevisste tanker om den.
Wagers forskning vil sannsynligvis føre til at legene i en nær framtid kan undersøke smertepasienter i en MR-skanner som i eksempelet med den smerterammede krigsveteranen.
Skanningen vil kanskje vise at det ikke er spesielt stor aktivitet i det nettverket i hjernen som mottar impulser fra smertenervene og registrerer smertens intensitet. Det tyder på at smerten fra det gamle skuddsåret faktisk er ganske liten.
Til gjengjeld er det økt aktivitet i det andre smertekretsløpet, og det låser fast mannen i en selvoppfyllende forventning om å føle smerte.
Og lav hjerneaktivitet i det tredje smertekretsløpet viser at smertene har brutt ned pasientens motivasjon og evne til å kjempe mot og få det beste ut av situasjonen.
Legene bestemmer seg derfor for å gi ham mindre medisiner mot de fysiske smertene, som ikke er så store, og i stedet supplere med samtaleterapi for å hjelpe ham med å dempe opplevelsen av smerte.
Som den smerteplagede soldaten vil millioner av mennesker i framtiden få en mye mer effektiv lindring fordi legene kan se hvordan smerten arter seg inne i hjernen.