Untersuchung der stimulusabhängigen Habituation des nozizeptiven Flexorenreflexes und des nozizeptiven Blinkreflexes

Abstract

Einleitung: Nozizeption, die nervale Sinneswahrnehmung des Schmerzes, lässt sich anhand nozizeptiver Reflexe quantifizieren. Auf spinaler Ebene findet dafür der nozizeptive Flexorenreflex und auf Hirnstammebene der nozizeptive Blinkreflex Anwendung. Diese Reflexe werden inzwischen weit verbreitet in der Schmerzforschung eingesetzt. Allerdings variieren je nach Arbeitsgruppe die Stimulationsparameter, mit denen die Reflexe ausgelöst werden, was die Vergleichbarkeit dieser Studien erschwert. Wir untersuchten in der vorliegenden Arbeit die Abhängigkeit der Abnahme der Reflexantwort bei wiederholter Stimulation, der sogenannten Habituation, von dem angewandten Inter-Stimulus-Intervall (ISI) und der angewandten Stimulationsstromstärke. Zudem untersuchten wir, ob sich die Habituation der Schmerzbewertung der Reize von der Habituation der Reflexgröße unterscheidet. Methodik: Das Studienkollektiv umfasste 60 Probanden. Beide Reflexe wurden jeweils an 30 Probanden stimuliert, dabei wurden 12 Messblöcke (4 verschiedene ISI, 3 verschiedene Stimulationsstromstärken), die jeweils 50 Reize umfassten, appliziert. Die Stimulationsparameter innerhalb der Messblöcke waren konstant. Die Schmerzintensität wurde unmittelbar nach jeder Stimulation angegeben. Die Untersuchung, ob die Veränderungen von Reflexgröße und Schmerzintensität über den Verlauf der Blöcke von der Stimulationsstärke und/oder dem ISI abhängen, erfolgte für die beiden Reflexe jeweils anhand von zweifaktoriellen Varianzanalysen. Ergebnisse: Über den Verlauf der einzelnen Messblöcke des nozizeptiven Flexorenreflexes konnten wir einen Habituationseffekt der Reflexgröße nachweisen, welcher vom ISI und der Stimulationsstromstärke abhängig war und je größer ausfiel, desto kürzer die ISI und desto geringer die Stimulationsintensität. Gleichzeitig hatte kein Stimulationsparameter eine Auswirkung auf die subjektive Schmerzwahrnehmung. Auch über den Verlauf der einzelnen Messblöcke des nozizeptiven Blinkreflexes konnten wir einen Habituationseffekt der Reflexgröße zeigen, welcher nur vom ISI abhängig war und je größer ausfiel, desto kürzer die ISI. Gleichzeitig trat eine Zunahme des subjektiven Schmerzempfindens auf, welche ausgeprägter war, je kürzer die ISI. Diskussion: Aufgrund der unterschiedlichen Veränderungen der Reflexantwort und der Schmerzbewertung lässt sich schlussfolgern, dass eine frühe Entkoppelung des Verarbeitungsweges der Reflexgröße vom Verarbeitungsweg des subjektiven Schmerzempfindens wahrscheinlich ist. Um bei klinischen Studien gezielt die Habituation bei wiederholter Stimulation der nozizeptiven Reflexe zu untersuchen, eignen sich niedrige Stimulationsstromstärken und kurze ISI. Um ungewollte Habituation zu verhindern, sollten lange ISI und hohe Stimulationsintensitäten bevorzugt werden.

Introduction: Nociception, the neural sensation of pain, can be quantified through nociceptive reflexes. While the nociceptive flexion reflex allows an investigation of nociception on the spinal level, the nociceptive blink reflex can be used to investigate nociception on the level of the brain stem. Both methods have become popular tools in experimental and clinical pain research. However, the methodology has not yet been sufficiently standardized, which reduces the comparability between studies. Our study aimed to investigate dependencies between the decrease of the reflex size during repeated stimulation, termed habituation, and the applied inter-stimulus interval (ISI) as well as the applied stimulus intensity. Furthermore we investigated whether habituation of subjective pain ratings differs from habituation of reflex size. Methods: Our study included 60 subjects divided into groups of 30 subjects for each reflex. Each subject received 12 blocks of 50 stimuli, using 4 different ISI and 3 different stimulus intensities. Stimulation parameters remained constant during the blocks. Subjective pain ratings were assessed right after each stimulus. To investigate whether changes in reflex size and subjective pain ratings over the course of the blocks depended on the stimulus intensity and/or ISI, two-way-ANOVAs were calculated for each reflex. Results: Our results show for the nociceptive flexion reflex a habituation of the reflex size over the course of the stimulation blocks, which was dependent on ISI and stimulus intensity. The degree of habituation increased with shorter ISI and lower stimulus intensities. None of the parameters influenced subjective pain ratings. Findings for the nociceptive blink reflex showed a habituation of the reflex size, which was only dependent on ISI, but not on stimulus intensity. The degree of habituation increased with shorter ISI. Subjective pain ratings showed an increase over the course of the blocks, but without dependency on ISI or stimulus intensity. Discussion: Based on the different influence of ISI and stimulus intensity on reflex size and subjective pain ratings we assume a decoupling of the reflex size pathway and the pathway of subjective pain sensation at an early stage in the neural processing pathway of the noxious stimuli. To standardize stimulus parameters for future studies about habituation of the nociceptive reflexes in a clinical environment we suggest the use of low stimulus intensities and short ISI. To standardize stimulus parameters for future studies using the reflexes for other purposes, during which habituation should be avoided, we suggest long ISI and high stimulus intensities.