Wie helfen Placebos bei der Schmerzlinderung? Maus-Gehirnstudie liefert Hinweise

Wenn Menschen eine Zuckerpille einnehmen, von der sie glauben, dass sie ein Schmerzmittel ist, kann dies ihr Schmerzerleben verringern.

Forscher kennen dieses Phänomen, das als Placebo-Effekt bezeichnet wird, schon lange. Aber die biologischen Mechanismen dahinter sind ein Rätsel geblieben. Nun haben Neurowissenschaftler Hirnschaltkreise bei Mäusen identifiziert, die erklären könnten, wie Placebos Schmerzen lindern können.

In einer heute in Nature veröffentlichten Studie¹ verfolgten Wissenschaftler die aktivierten Hirnregionen bei Mäusen, die konditioniert waren, eine Schmerzlinderung zu erwarten, was der Erfahrung entspricht, die Menschen machen, wenn ihnen eine Pille ohne aktive Inhaltsstoffe verabreicht wird. Sie waren überrascht, Aktivitäten im Kleinhirn und Hirnstamm zu sehen – Hirnareale, die normalerweise mit Bewegung und Koordination, nicht mit Schmerzempfinden, in Verbindung gebracht werden.

„Wir hatten keine wirkliche Einsicht darin, wie [der Placebo-Effekt] passiert und ob es ein echtes Phänomen ist“, sagt Clifford Woolf, ein Neurowissenschaftler an der Harvard University in Boston, Massachusetts. „Ich glaube, dies hat uns geholfen zu identifizieren, dass es tatsächlich ein echtes Phänomen ist.“

Die Ergebnisse könnten letztendlich zu neuen Möglichkeiten führen, Schmerzen zu behandeln, sagt Studienmitautor Grégory Scherrer, ein Neurobiologe an der University of North Carolina in Chapel Hill. „Wir könnten einen vollkommen neuen Typ von Medikament haben.“

Schmerzlindernder Weg

Bildgebende Studien bei Menschen haben gezeigt, dass die Schmerzlinderung durch Placebos mit Aktivitäten im Hirnstamm und einem Hirngebiet namens anterioren cingulären Cortex verbunden ist.

Um dies weiter zu untersuchen, entwickelten Scherrer und sein Team ein Experiment, um eine placebogleich wirkende Erwartung einer Schmerzlinderung bei Mäusen zu erzeugen. Mit zwei Kammern, einer mit einem angenehm warmen Boden und einer mit einem schmerzhaft heißen Boden, konditionierten sie die Tiere, zu erwarten, dass sich der Schmerz beim Betreten der kühleren Kammer auf dem heißen Boden lindert.

Mit Hilfe von Live-Bildgebungswerkzeugen identifizierte das Team eine Gruppe von Neuronen, die während des Placebo-Experiments aktiv waren. Diese befanden sich im Pontine nucleus (Pn), einem Bereich im Hirnstamm, der den Hirnrinde mit dem Kleinhirn verbindet und zuvor nicht mit Schmerzen in Verbindung gebracht wurde.

Um die Rolle dieser Neuronen bei der Schmerzlinderung weiter zu verstehen, maßen die Autoren die Auswirkungen der Blockierung ihrer Aktivität. Als ihre Pn-Neuronen gehemmt wurden, waren Mäuse, die auf den heißen Boden gingen, schneller bereit, schmerzlindernde Verhaltensweisen wie Lecken ihrer Pfoten, Stellungnahme und Springen auszuführen. Mäuse mit aktivierten Pn-Neuronen brauchten länger, um ihre Pfoten zu lecken, „weil es nicht so schmerzhaft ist“, sagt Scherrer.

Nachfolgende Analysen von 4.932 Neuronenzellen im Pn ergaben, dass 65% Opioidrezeptoren hatten – die gleichen, die von starken Schmerzmitteln aktiviert werden. Die Neuronen mit Opioidrezeptoren erstreckten sich auf drei Bereiche im Kleinhirn, von denen zuvor nicht angenommen wurde, dass sie eine Rolle bei der Erwartung der Schmerzlinderung spielen. Die Forscher identifizierten eine Gruppe von Purkinje-Zellen – den Hauptzellen im Kleinhirn – die während des Placebo-Experiments zunehmend aktiv wurden.

„Es gibt fast sicher endogene Opioide, die daran teilnehmen“, sagt Woolf.

Neue Ziele

Die Forschung könnte neue Wege eröffnen, um zu verstehen, wie vorhandene Schmerzmittel wirken und neue, wirksamere zu entdecken.

Wissenschaftler könnten erforschen, wie sie den neuronalen Schaltkreis im Hirnstamm und Kleinhirn ohne den Einsatz von Placebo-Pillen aktivieren können. Zukünftige Studien könnten „einen Weg finden, wie man die körpereigenen Kontrollmechanismen aktivieren kann, die das Schmerzerleben unterdrücken können, zuverlässiger machen“, sagt Woolf.

Das Verständnis dieser Hirnschaltkreise könnte auch erklären, warum einige Schmerztherapien, wie kognitive Verhaltenstherapien und transkranielle Magnetstimulation, tatsächlich wirken.

„Das Gehirn ist ein komplizierter Heuhaufen, und wir suchen oft eine Nadel“, sagt Tom Wager, ein Neurowissenschaftler, der den Placebo-Effekt an der Dartmouth College in Hanover, New Hampshire, erforscht. Diese Studie „liefert ein neues Ziel, das wir in humanen Studien suchen können“.

Es bleiben Fragen offen, was genau den Placebo-Effekt bei denjenigen aktiviert, die ihn erleben. „Was wir immer noch nicht wissen, ist, warum tritt er bei einigen Individuen auf und bei anderen nicht, und warum verschwindet er im Laufe der Zeit“, sagt Woolf.