Die Gate-Control-Theorie des Schmerzes

Wie ein Nervenmechanismus die Schmerzempfindung verhindern kann

Die "Gate-Control-Theorie" des Schmerzes oder kurz "Gate-Theorie" erklärt, unter welchen Voraussetzungen Schmerzen empfunden werden und dass unter bestimmten Umständen Schmerzsignale nicht zum Gehirn weitergeleitet werden. Es wird von der Annahme ausgegangen, das im Hinterhorn des Rückenmarks ein besonderer Nervenmechanismus vorhanden ist, der wie ein "TOR" arbeitet.

Ronald MelzackPatrick D. Wall 

Im Jahr 1965 haben die beiden Vorreiter der Schmerzforschung Ronald Melzack (links) und Patrick D. Wall (rechts) die "Gate-Control-Theorie" entwickelt (Gate = Tor). Sie fußt auf der Erkenntnis, daß es einen Mechanismus gibt, durch den die Schmerzweiterleitung zum Gehirn blockiert wird: Obwohl dem Körper ein Schmerz zugefügt wird, erreicht das dadurch ausgelöste Signal nicht das Gehirn, der Sinneseindruck Schmerz kann nicht entstehen, Schmerz wird nicht wahrgenommen. 

Die Gate-Theorie verfolgt den Grundgedanken, dass eine aktuelle Schmerzübertragung zum Gehirn durch sich schließende Tore auf der Höhe des Rückenmarks und im Thalamus, der Schaltzentrale zwischen Rückenmark und Großhirn, blockiert wird. Es befinden sich theoretisch Tore im Weg der Schmerzübertragung, die geöffnet oder geschlossen werden können, und die damit über die Wahrnehmung oder Nicht-Wahrnehmung von Schmerzen entscheiden.

Kerngedanke der Theorie ist es, daß die dicken Nervenfasern die Schmerz-Tore schließen, während die dünneren Nervenfasern diese öffnen. Ohne irgendeine Stimulation verhalten sich die dünnen und dicken Fasern ruhig und das Tor (das sog. inhibitorische Interneuron) blockiert das Signal zu der sog. Projektionsnervenfaser, die mit dem Gehirn verbunden ist: Das Tor ist geschlossen, und es gibt keine Schmerzempfindung. Mit einfachen Worten: Die einzige Aufgabe des Tores ist es, die Signale daran zu hindern, die Nervenbahn zu erreichen, die dem Gehirn weitermeldet, wenn etwas weh tut.

 

Gate Control Theory

Abbildung veranschaulicht die Gate-Theorie

 

Bei einer nicht-schmerzhaften Stimulation (z.B. Tastreiz) wird das Signal über die dicken Nervenfasern weitergeleitet und das Tor geschlossen. Bei geschlossenem Tor wird kein Schmerz empfunden. 

Im Falle einer schmerzvollen Stimulation (z.B. Verbrennen) erfolgt die Signalweiterleitung über die dünnen Nervenfasern. Das Schmerztor wird geöffnet und das Signal gelangt bis zum Gehirn, Schmerz wird wahrgenommen.

Weshalb Akupunktur nicht schmerzhaft ist

Wendet man die Gate-Theorie auf die Akupunktur an, so kann angenommen werden, dass durch die Stimulation einer dicken Nervenfaser (zuständig für Bewegung- und Lageinformationen) mit einer Akupunkturnadel ein Tor geschlossen werden kann. Somit wird der Körper regelrecht ausgetrickst, weil er annimmt, daß er nicht-schmerzhafte statt schmerzhafte Stimulation erfahren hat: Das inhibitorische Interneuron wird aktiviert und blockiert das Signal zur Projektionsfaser, die dem Gehirn normalerweise die Sinneswahrnehmung 'Schmerz!' mitteilen würde. Obwohl das Eindringen einer Nadel in den Körper normalerweise ein schmerzhaftes Ereignis darstellen sollte, gestattet es das Gehirn aus den vorgenannten Gründen nicht, die Akupunktur tatsächlich als schmerzhaft zu empfinden.

Schmerzlinderung durch TENS

Das Schmerztor kann geschlossen werden, indem Nerven, die für die Übertragung von Berührungssignalen (Mechanorezeptoren) zuständig sind, stimuliert werden. Zu denken ist hierbei an die Schmerzlinderung durch Massage, Reiben, Druck und durch die Anwendung von Weizenkissen und Eisbeuteln. 

Das führt zu der Annahme, daß die Schmerzsignale überlagert werden können, indem die Umgebung des schmerzenden Bereichs (z.B. geeignete Signal übertragende Nerven im Rückenmark, bestimmte korrespondierende Bereiche im Hirnstamm oder in der Großhirnrinde) stimuliert wird. 

Die Schmerzbehandlung durch Anwendung von TENS zielt auf die Stimulation der dicken Nervenfasern ab, um die Schmerztore im behandelten Bereich zu schließen.

Die erweiterte Gate-Theory besagt, daß auch Endorphine und Enzephaline, opiumartig-wirkende, schmerzlindernde Substanzen, die als Schmerzantwort vom Körper freigesetzt werden, einen Einfluß darauf haben, ob das Schmerztor offen oder geschlossen ist.

Bei Akupunktur und elektrischer Schmerzlinderung durch TENS nimmt man also zusätzlich zum oben beschriebenen Mechanismus die Freisetzung dieser Substanzen als Antwort des Körpers auf den Schmerzreiz an. 

Um nicht falsch verstanden zu werden: TENS maskiert den Schmerz, verhindert eine Weiterleitung des Schmerzsignals zum Gehirn. Dies bedeutet eine sehr große Erleichterung für den Patienten, besonders bei chronischen Schmerzen. TENS ist allerdings nicht in der Lage, die Ursache des Schmerzes bzw. die Schmerz auslösende Erkrankung zu beseitigen.

   
INFO: Das Gehirn erhält Informationen vom Nervensystem

Mensch und Tier sind mit einem ausgeklügelten Nervensystem ausgestattet, das sich über Jahrmillionen hinweg entwickeln konnte. Es hat die Aufgabe, das Gehirn mit Informationen zu versorgen. So übermittelt das Nervensystem zum einen Bewegungsreize, also motorische Informationen, und ermöglicht durch die Mitteilung, wo sich die einzelnen Körperteile räumlich zueinander befinden, die Eigenwahrnehmung des Lebewesens. Zum andern hat das Nervensystem aber auch Informationen über Schmerz, Temperatur und physikalische Distorsionen wie z.B. Biegung und Streckung ans Gehirn weiterzuleiten.


INFO: Dicke und dünne Nervenfasern

Für das Problem, wie die vielfältigen und umfangreichen Informationen möglichst sinnvoll und nutzbringend verarbeitet werden können, hat die Natur eine geschickte Lösung gefunden; sie hat Nervenfasern in zwei unterschiedlichen Ausführungen entwickelt: Informationen, die am schnellsten ins Gehirn gelangen müssen, nutzen dickere Nervenfasern, die auch als A-Fasern bezeichnet werden. Sie sind ummantelt mit Myelin, einer Lipidschicht, um das Signal zu isolieren, ähnlich einem abgeschirmten Kabel wie man es z.B. von Antennenanlagen her kennt. Motorische Informationen und die Muskel- und Gelenkempfindungen, die das Bild der Körperlage wiedergeben, werden über diese A-Fasern sozusagen 'per express' zum Gehirn geleitet.
Informationen, die nicht so rasch weitergeleitet werden müssen, dazu gehören die Signale für Schmerz, Temperatur und physikalische Distorsion, nutzen die dünneren, nicht-myelinisierten Nervenfasern, die auch C-Fasern genannt werden.

INFO: Die wichtigeren Informationen zuerst zum Gehirn

Oberflächlich betrachtet mag es verwundern, dass zum Beispiel Bewegungen die schnelleren und besseren Leitungen zur Verfügung gestellt werden, wogegen der Schmerzwahrnehmung offensichtlich ein niedrigerer Stellenwert zukommt und den langsameren Weg nehmen muss. Schmerz stellt zweifellos einen wichtigen Mechanismus für's Überleben dar, doch er kann in einer gefährlichen, bedrohlichen Situation ebenso hinderlich sein. Denn am wichtigsten ist es, von einer Gefahrenquelle so schnell wie möglich wegzukommen. Der Körper muß in der Lage sein, sich schnell und frei bewegen zu können und dazu braucht er die Eigenwahrnehmung, also die Information darüber, in welcher Position sich die Körperteile befinden - und natürlich die Beweglichkeit. Nur so kann er sich rasch aus der Gefahrenzone bringen. Für die Empfindung von Schmerz steht danach noch genügend Zeit zur Verfügung.

Definition von Schmerz --->