Thermal pain and electrical stimulation: neuromodulation of C- and Aδ-fibre afferents in the central nervous system

Pravdic, Daniela; Wagels, Lisa; Kunter, Uta

doi:44125

Thermal pain and electrical stimulation: neuromodulation of C- and Aδ-fibre afferents in the central nervous system

Pravdic, Daniela^RWTH*

2025

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Daniela Pravdic

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2025

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2025

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Wagels, Lisa (Thesis advisor)^RWTH* ; Kunter, Uta (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2025-03-04

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2025-01983
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1005756/files/1005756.pdf

Einrichtungen

Juniorprofessur für Soziale und Affektive Neurowissenschaften (935730 ; 535500-14)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
LTD (frei) ; LTP (frei) ; electrical stimulation (frei) ; pain (frei) ; synaptic plasticity (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Da akute und chronische Schmerzen viele Menschen betreffen und ihre Lebensqualität mindern sowie hohe Kosten für die Gesellschaft verursachen, ist es wichtig, die Konzepte in der Schmerztherapie fortlaufend zu verbessern, um die zuvor genannten negativen Auswirkungen zu minimieren. Ein zentraler Bestandteil der Schmerztherapie ist die medikamentöse Therapie. Diese ist häufig mit Arzneimittelnebenwirkungen verbunden und kann das Ausmaß der Schmerzen selten auf ein erträgliches Niveau reduzieren. Daher sind ergänzende Maßnahmen zur Schmerzreduktion notwendig. Ein vielversprechendes Verfahren stellt die Schmerzbeeinflussung mittels elektrischer Stimulation dar. Das in dieser Studie vorgestellte Verfahren beeinflusst die Weiterleitung neuronaler Reize an Synapsen im zentralen Nervensystem durch Stärkung (LTP) oder Schwächung (LTD) der synaptischen Übertragung. Durch eine Schwächung synaptischer Übertragung mittels niederfrequenter elektrischer Stimulation (4 Hz) soll die Weiterleitung von Reizen, die im zentralen Nervensystem als Schmerz wahrgenommen werden, reduziert werden. Eine hochfrequente elektrische Stimulation (100 Hz) soll im experimentellen Setting die Schmerzwahrnehmung erhöhen. Dazu wurden bei 16 männlichen Probanden in einem cross-over, randomisierten placebokontrollierten Design die niederfrequente, hochfrequente und eine Placebo- Stimulation angewendet. Die Schmerzwahrnehmung wurde anhand der QST sowie der VAS gemessen. Die Ergebnisse der Studie können die vielversprechenden Ergebnisse vorausgegangener Studien größtenteils nicht unterstreichen. So kommt unsere Studie zu dem Ergebnis, dass die niederfrequente elektrische Stimulation die Schmerzempfindung nicht reduziert, sondern gesteigert hat, ebenso wie die hochfrequente Stimulation. Ein möglicher Grund für die unterschiedlichen Ergebnisse im Vergleich zu vorausgegangenen Studien sind die unterschiedlichen Stimulationsprotokolle. Es lässt sich zusammenfassend aus den Ergebnissen herleiten, dass ein einheitliches, verlässliches Stimulationsprotokoll helfen kann, die therapeutischen Möglichkeiten der elektrischen Stimulation afferenter Schmerzfasern besser zu untersuchen und sie gegebenenfalls zu einem festen Bestandteil der Schmerztherapie von Patientinnen und Patienten zu machen.

Acute and chronic pain attenuate the quality of life of patients and cause immense costs for society. Therefore, health professionals continuously try to ameliorate pain treatment concepts. A crucial part of pain treatment is pharmacological pain therapy. It is, albeit, limited by side effects of the medications used and insufficient pain reduction. For this reason, we need complementary approaches for pain treatment. A promising method is pain modulation by electrical stimulation. The method presented in this study influences the transmission of neuronal signals to the first synapse in the central nervous system by facilitating (LTP) or inhibiting (LTD) it.Attenuating synaptic transmission through low-frequency stimulation (4 Hz) is thought to reduce the sensation of pain in the central nervous system while high- frequency stimulation (100 Hz) should increase the sensation of pain in the experimental setting. In order to investigate our hypothesis, 16 men underwent low-frequency, high-frequency and sham stimulation in a randomized placebo- controlled cross-over study. Pain perception was evaluated with Quantitative Sensory Testing and Visual Analogue Scale. The main findings of our study do not support the promising results of previous studies that low-frequency stimulation led to pain reduction. Our study found that the pain ratings of participants increased after low-frequency stimulation as well as high-frequency stimulation. A possible explanation for this finding compared to the findings of other studies is that our stimulation protocol differed from that of other groups. We conclude from our study that a standardized, reliable stimulation protocol is required to further study the capacity for pain modulation of afferent pain fibres by electrical stimulation with the matrix electrode and potentially use it on a regular basis for pain treatment in patients.

OpenAccess:
PDF
(zusätzliche Dateien)