Was passiert, bevor wir Schmerzen empfinden – und was haben Emotionen und Kontrolle damit zu tun?

Kann man Schmerzen sehen, bevor sie entstehen? In Projekt A03 erforschen wir mithilfe bildgebender Verfahren, was in unserem Gehirn passiert, wenn wir einen schmerzhaften Reiz oder dessen Linderung erwarten. In der ersten Förderperiode unseres Sonderforschungsbereichs haben die Kollegen und Kolleginnen einen experimentellen Ansatz entwickelt, mit dem sie diese Erwartungen nicht nur zeigen, sondern sogar beeinflussen konnten. Das gelang ihnen so präzise, dass sie anhand der Erwartungsmuster im Gehirn fast sicher voraussagen konnten, wie die Versuchsteilnehmenden den folgenden Schmerz empfinden würden.

Selbstwirksamkeit und Emotionen haben eine große Bedeutung

In der zweiten Förderperiode soll nun genauer untersucht werden, wie sich zwei wesentliche Einflussfaktoren für Erwartungen auf die Gehirnaktivität auswirken: der emotionale Kontext und die Selbstwirksamkeit. Welche Grundstimmung Patientinnen und Patienten haben und wie wohl sie sich in einer Behandlungssituation fühlen, hat bekanntermaßen einen großen Einfluss auf den Erfolg einer Behandlung. Das gleiche gilt für das Gefühl, eine Situation selbst beeinflussen zu können – oder ihr eben ausgeliefert zu sein. Beide Faktoren sind daher von großer Bedeutung für den medizinischen Alltag.

Ein Brain-Computer-Interface ermöglicht Neurofeedback

Für unsere Untersuchungen greifen wir in Projekt A03 auf Daten aus funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT), aus Messungen der Hautleitfähigkeit (Elektrodermale Aktivität, EDA) sowie aus Elektroenzephalografie (EEG) zurück. Letztere erlaubt es, ein Brain-Computer-Interface (BCI) einzurichten: Dabei wird die Gehirnaktivität von Testpersonen live von einem Computer verarbeitet und auf einem Monitor angezeigt. Auf diesem Weg kann auch die Versuchsperson selbst ihre Gehirnaktivität sehen und lernen, sie zu beeinflussen – diese „Neurofeedback“ genannte Methode nutzen wir in Projekt A03 ebenfalls.

Gefühle studieren in virtueller Realität

Die Erkenntnisse aus diesen Experimenten sollen besser zu verstehen helfen, wie Erwartungen im Gehirn entstehen, wie sie sich auf tatsächliche Empfindungen auswirken und wie sie sich beeinflussen lassen. Um den Effekt positiver und negativer Gefühle dabei genauer zu untersuchen, kommt zudem virtuelle Realität (VR) zum Einsatz. Wie hängen Emotionen und Erwartungen zusammen? Und haben veränderte Erwartungen auch Folgen für andere Bereiche, in denen wir mit Gefühlen umgehen? Auch diesen Fragen gehen wir in Projekt A03 nach.