Dolore e Neuroscienze *

di: Robert J. Gatchel, PhD, ABPP , Christopher T. Ray, PhD , Kiayra Spights , Tyler Garner, MS , Emily Beggs , Ryan Hulla, PhD Candidate , Eric Salas, PhD Candidate , Meghan Humphrey e Alyssa Castro.

La sensazione di dolore è una funzione necessaria che avverte il corpo di lesioni potenziali o reali. Si verifica quando una fibra nocicettiva rileva uno stimolo doloroso sulla pelle o in un organo interno (sistema nervoso periferico).La rilevazione di quel segnale è “captata” dai recettori del corno dorsale del midollo spinale e del tronco cerebrale e trasmessa a varie aree del cervello come informazione sensoriale.

I facilitatori di questo percorso sono noti come neurotrasmettitori . I neurotrasmettitori sono messaggeri chimici endogeni che trasmettono segnali attraverso una sinapsi chimica, da un neurone a un altro neurone “bersaglio”, cellule muscolari o cellule della ghiandola.Alcuni neurotrasmettitori sono eccitatori, facilitando la trasmissione di messaggi, mentre altri sono neurotrasmettitori inibitori, impedendo la trasmissione. Questi messaggi chimici sono fondamentali nella modulazione del dolore.

L’attivazione di un recettore del neurotrasmettitore eccitatorio si traduce in un messaggio elettrico che viaggia attraverso un neurone al terminale assonico, dove si verifica il rilascio di neurotrasmettitori. I neurotrasmettitori eccitatori di solito sono responsabili di fornire energia, motivazione, cognizione mentale e altri processi che richiedono l’attività del cervello e del corpo.
Tuttavia, l’attivazione dei siti del recettore dei neurotrasmettitori inibitori antagonizza gli effetti dell’attivazione del recettore eccitatorio. Questi neurotrasmettitori generalmente sono responsabili di indurre il sonno e filtrare i segnali eccitatori non necessari. Ci deve essere una quantità sufficiente di neurotrasmettitori, così come i sistemi eccitatori e inibitori che lavorano in sequenza l’uno con l’altro, per stimolare una risposta appropriata. Ad esempio, i neurotrasmettitori eccitatori che agiscono senza un sistema inibitore provocano dolore.
I nocicettori sono recettori sensoriali specializzati che trasformano gli stimoli dolorosi in segnali elettrici, che viaggiano attraverso il sistema nervoso centrale attraverso i neurotrasmettitori. Diversi neurotrasmettitori sono coinvolti nel portare il messaggio nocicettivo. Tuttavia, il glutammato e la sostanza P (SP) sono i principali neurotrasmettitori associati alla sensazione di dolore.

Neurotrasmettitori: glutammato e sostanza P

I recettori del glutammato che fanno parte dei recettori accoppiati alla classe C sono noti per svolgere un ruolo in diverse condizioni neurologiche e psichiatriche, come la schizofrenia, l’ansia e la depressione. Tuttavia, svolgono anche un ruolo nel meccanismo del dolore cronico e la maggior parte di questi recettori si trova in tutto il sistema nervoso centrale e periferico.
Il glutammato trasmette il dolore legandosi a canali ionici ligando-dipendenti a 5 subunità localizzati su neuroni nocicettivi su afferenti dolenti mielinizzati appartenenti alla classe degli assoni afferenti noti come A-delta che trasmettono al corno dorsale del midollo spinale. Il glutammato è solitamente coinvolto nella rapida neurotrasmissione del dolore acuto, ad esempio con stimoli meccanici o stimoli di temperatura che producono dolore rapido e acuto. Inoltre, il glutammato agisce su vari tipi di recettori, compresi i recettori ionotropici direttamente accoppiati ai canali ionici, nonché i recettori metabotropici direttamente collegati ai messaggeri secondari intracellulari.
Il ruolo del glutammato nel cervello è molto complesso perché l’attivazione dei recettori del glutammato in alcune regioni del cervello, come il talamo e il nucleo del trigemino, sembra essere pro-nocicettiva. Tuttavia, l’attivazione dei recettori del glutammato in altre aree del cervello, come il grigio periaqueductal e il midollo ventrolaterale, sembra essere anti-nocicettiva.
Un neuropeptide ubiquitario, SP è distribuito su membrane citoplasmatiche e nucleari di molti tipi di cellule. SP regola la contrattilità della muscolatura liscia, il trasporto degli ioni epiteliali, la permeabilità vascolare e la funzione immunitaria nel tratto gastrointestinale. La SP trasmette dolore dalla secrezione di cellule nervose e infiammatorie e agisce legandosi ai recettori chiamati recettori neurokinin-1 (NK-1R) che si trovano sui neuroni nocicettivi su afferenti primari non mielinizzati, noti come fibre C, al corno dorsale del midollo spinale.

L’SP è tipicamente presente nei casi di dolore cronico a causa della sua lenta connessione eccitatoria.Gli individui con un’elevata tolleranza al dolore sembrano non avere le fibre contenenti SP che codificano specificamente per gli stimoli nocivi solo nell’area del corno dorsale. Il successo nel trattamento del dolore con gli oppiacei, come la morfina, che blocca la trasmissione nocicettiva del dolore all’interno del midollo spinale viene percepito, in parte, a causa di una diminuzione del rilascio di SP.

Meccanismi di elaborazione del dolore

Il meccanismo di elaborazione del dolore è molto complesso. Il corno dorsale è diviso in 10 strati chiamati lamine Rexed. Le fibre A-delta e C trasmettono informazioni principalmente a neuroni specifici nocicettivi situati nelle lamine di Rexed I e II. Questi terminali afferenti primari rilasciano un certo numero di neurotrasmettitori eccitatori, tra cui glutammato e SP.

Ci sono 2 vie principali per portare questi messaggi nocicettivi al cervello, ai tratti spinotalamico e spinoreticolare. Il tratto spinotalamico trasmette segnali di dolore che sono importanti per localizzare il dolore. Questo tratto coinvolge neuroni afferenti che interagiscono con segmenti del midollo spinale e ascendono nel tratto spinotalamico controlaterale a nuclei all’interno del talamo. Questi neuroni di terzo ordine continuano il percorso ascendente e terminano nella corteccia somatosensoriale e nella materia grigia periacqueduttale. La seconda via – il tratto spinoreticolare – è importante negli aspetti emotivi del dolore. Le fibre si intersecano e risalgono la corda controlaterale per raggiungere la formazione reticolare del tronco cerebrale, poi il talamo e l’ipotalamo e, infine, per fare molte proiezioni nella corteccia.
Dati di risonanza magnetica funzionale suggeriscono che una grande rete cerebrale – compresa la corteccia somatosensoriale primaria e secondaria, la corteccia insulare, la corteccia cingolata anteriore (ACC) e la corteccia prefrontale – viene attivata durante un’esperienza dolorosa. Tuttavia, ci sono aree all’interno del cervello che sono più attive nella trasmissione del dolore rispetto ad altre.
C’è una quantità significativa di prove che suggerisce che l’ACC sia coinvolto nell’elaborazione del dolore. Una revisione precedente ha rivelato che l’attività neurale presente nell’ACC aumenta a causa di stimoli nocivi, ma non altera la risposta a stimoli non nocivi. Inoltre, l’uso di suggerimenti ipnotici prima e durante l’applicazione di uno stimolo nocivo ha cambiato il flusso sanguigno cerebrale regionale nell’ACC. Tuttavia, questi cambiamenti non sono stati osservati nella corteccia somatosensoriale, portando alla conclusione che l’ACC è coinvolto nell’elaborazione del dolore, ma non nell’elaborazione sensoriale di stimoli nocivi.
L’applicazione della segnalazione endogena degli oppioidi nell’ACC contribuisce alla modulazione del dolore e sembra essere necessaria per il sollievo del dolore e per l’attivazione a valle della segnalazione della dopamina. Inoltre, in uno studio su individui con lombalgia, il comportamento del dolore era correlato ad alti livelli di attività nella corteccia insulare destra e nel cingolato pregeneale anteriore in risposta a segnali innocui, che possono contribuire al costante verificarsi del comportamento cronico del dolore. La corteccia insulare, in particolare, viene spesso attivata durante la stimolazione nociva ed è stato suggerito di svolgere un ruolo importante nell’elaborazione del dolore.
Gli studi forniscono anche prove che l’insula corteccia riceve informazioni nocicettive afferenti, trasmesse dalla seconda corteccia somatosensoriale all’insula posteriore e quindi all’insula anteriore. Inoltre, le connessioni dell’insula con la corteccia prefrontale, l’ACC e l’amigdala possono consentire l’integrazione di informazioni dolorose con informazioni relative alla memoria di lavoro, all’affetto e all’attenzione.

  • io sono un neuroscienziato cognitivo, come clinico mi occupo di varie patologie, avendo diverse specializzazioni.