Skannerens kraftige magneter skaber en øredøvende støj, der helt omslutter krigsveteranen, som ligger med hovedet inde i det tunnelformede rør. Men det er ikke larmen, der får ham til at skære tænder af smerte.
Da den unge mand to år tidligere var udsendt på mission, blev han skudt i låret og har lige siden været plaget af kroniske smerter. Lægerne har ikke kunnet gøre særlig meget for at dulme dem, men nu giver skanneren et helt præcist billede af, hvor smerten i hans hjerne er bygget op.
Soldaten er et tænkt eksempel, men behandlingen kan blive virkelighed for smertepatienter om blot et par år.
Psykologen Tor Wager fra University of Colorado i USA har opdaget, at hjernens håndtering af smerte er langt mere kompleks, end forskerne hidtil har troet.
Smerten fra et sår udvikler sig minut for minut
Under 1 sekund: stikkende følelse
Når vævet beskadiges, aktiverer det smertenervernes mekanisk følsomme receptorer. Det udløser et kortvarigt signal, der giver en præcist lokaliseret skarp og stikkende fornemmelse.
Efter få minutter: brændende følelse
De ødelagte celler udskiller mælkesyre og sure brintioner, der aktiverer kemisk følsomme receptorer. Det udløser en langvarig og diffus smerte med en brændende fornemmelse.
Efter nogle timer: dunkende følelse
Immunceller starter en betændelse, der skal hele såret. Deres signalstoffer aktiverer kemiske receptorer, der udløser en smerte, som varer i dagevis, er svær at lokalisere og føles dunkende.
Ved at skanne hundredvis af smertepatienter har han kortlagt tre adskilte smertekredsløb i hjernen, der tilsammen skaber vores smerteoplevelse.
Kun det ene af dem modtager signaler fra smertenerverne, mens de to andre skruer op eller ned for smerten afhængigt af vores psykiske tilstand.
Det forklarer, hvorfor en smerte nogle gange kan bide sig fast i årevis, selvom smerten ikke længere har nogen påviselig årsag.
Smertens Top 5
Oplevelsen af smerte er individuel, men nyresten, skudsår og fødsler er noget af det mest pinefulde, vi kan komme ud for.
Fødsel
Når barnets hoved presser sig gennem kvindens fødselskanal, belaster det leddene i bækkenet maksimalt og trykker hårdt på halebenet.
Nyresten
Affaldsstofferne i urinen kan blive udskilt som sten. Nyresten kan blive over 1 cm i diameter og giver smerter, når de passerer fra nyren til blæren.
Riffelskud
Et projektil skaber enorme ødelæggelser i vævet og udløser en voldsom smerte, når muskler, blodårer og nerver brutalt bliver revet over.
Helvedsild
Efter en skoldkoppeinfektion går virussen i dvale ved nerverødderne, men hos især ældre mennesker kan den blusse op og beskadige nerverne.
Seglcelleanæmi
Den sjældne arvelige sygdom deformerer de røde blodlegemer, så de har svært ved at passere de tyndeste blodkar og forsyne vævet med ilt.
Mutationer virker som cannabis i Jo Camerons hjerne
Lægerne på hospitalet i den skotske by Inverness var mildest talt forundrede, da en 65-årig kvinde mødte op og fortalte, at hun havde lidt problemer med hånden. Undersøgelserne viste, at hun led af alvorlig slidgigt, der normalt er forbundet med store smerter. Men det var ikke noget problem for Jo Cameron, der heller ikke havde brug for smertestillende midler efter operationen.
Lægerne sendte den usædvanlige patient videre til forskere på University College London, hvor hun fortalte, at hun aldrig havde følt smerte, selvom hun flere gange havde brækket arme og ben. Og når hun brændte sig, opdagede hun det først, når hun bemærkede lugten af brændt kød.
Forskerne fandt frem til, at hun havde to mutationer i gener, der kontrollerer enzymet FAAH. Forsøg med mus har vist, at FAAH påvirker naturlige, cannabislignende stoffer i hjernen og derved ændrer smertens signalveje, så dyrene hverken
føler smerte eller angst. Jo Cameron er langtfra den eneste, der lever uden at føle smerte, for mutationer i mange andre gener kan komme til udtryk på samme måde.
Senest har Wager brugt hjerneskanninger til at måle, at det faktisk gør mere ondt at få taget en blodprøve, hvis man på forhånd har en forventning om at komme til at føle smerte. Derfor kan smerten også forebygges blot ved at nedtone de dystre forventninger.
Wagers skanningsbilleder afslører, hvordan hver enkelt patients psyke påvirker personens smerteoplevelse, og det åbner for en ny og mere målrettet behandling af smerter med mindre medicin.
Smerter er svære at lindre
Smerte er en af sanseapparatets grundlæggende følelser, og vi forbinder den typisk med små og store ulykker, som når vi fx skærer os i fingeren, vrikker om på foden eller slår hovedet.
Den slags smerter er som regel meget præcist lokaliseret og har en veldefineret årsag, men smerter optræder også i forbindelse med mange sygdomme, og her er de ofte mere diffuse.
En tysk undersøgelse fra 2015 viste, at op mod 60 pct. af verdens befolkning har oplevet smerte inden for den seneste måned. Men selvom smerter er så udbredte, er de svære at lindre, og lægernes behandlingstilbud er langtfra altid effektive.
Biokemikeren Andrew Moore fra University of Oxford i Storbritannien fremlagde i 2017 en samlet analyse af en lang række undersøgelser af almindelige smertestillende midler.
Ifølge analysen er det mest effektive stof ibuprofen, som fx findes i Ipren, men på trods af førstepladsen giver det kun effektiv smertelindring i halvdelen af tilfældene.
For morfinpræparater er tallet faktisk endnu lavere. Kun hver ottende patient har fx glæde af lægemidlet Dolol.
Når smerter er så vanskelige at bekæmpe, skyldes det i høj grad, at patientens smerteoplevelse ikke bare afhænger af smertens fysiske intensitet.
Smerter kan også påvirke vores psyke og fx udløse en frygt for at være i fare, genoplive ubehagelige minder om en lignende situation eller gøre os i generelt dårligt humør.
Påvirkningen går imidlertid også den anden vej. Hvis man har det psykisk dårligt, vil man typisk være følsommere over for selv små smerter.
Omvendt kan vi fx løbe barfodede gennem et stenet terræn uden at ænse smerten, hvis vi er på flugt fra en overhængende fare.
Det er dette samspil mellem smerte og psyke, som psykologen Tor Wager og hans kolleger er i gang med at afdække ved hjælp af hjerneskanninger.
Smerte er stærkt subjektiv, og hidtil har lægen kun kunnet spørge patienten om, hvor ondt det gør, men Wager har opdaget et kredsløb af nerveforbindelser i hjernen, der kan bruges som et objektivt mål for, om vi føler smerte, og hvor stærk smerten er.
Tre kredsløb i hjernen afgør smertens styrke
Når nervesignalerne fra kroppens smertenerver når frem til hjernen, aktiverer de først et kredsløb af nerveaktivitet, som registrerer, hvor kraftig smerten er. Men hvor stærk en smerte vi faktisk oplever, bestemmes af to andre kredsløb.
Registrerer smerten
Dette kredsløb påvirkes direkte af kroppens smertenerver. Kredsløbet, der består af signaler mellem flere hjerneområder, bestemmer smertens styrke, og hvor den er lokaliseret i kroppen. Tidligere mente forskerne, at kredsløbet var mere eller mindre ene om at skabe smerteoplevelsen.
Forstærker smerten
Kredsløbet modtager ikke nogen signaler fra smertenerverne, og dets aktivitet er ikke påvirket af, om smertesignalerne er stærke eller svage. Kredsløbets aktivitet styres i stedet af vores forventninger og tanker, og hvis aktiviteten er høj, forstærkes oplevelsen af smerte.
Dæmper smerten
Kredsløbet registrerer heller ikke selv nogen smerte, men jo større aktiviteten er i det, desto mere bliver vores oplevelse af smerten dæmpet. Hvis vi føler os afslappede og ubekymrede, stiger aktiviteten i kredsløbet, og det får hjernen til at skrue ned for det smerteniveau, vi oplever.
Nu kan forskerne måle smerte
Wagers forskerhold anbragte forsøgspersonerne i en MR-skanner og gav dem en let varmepåvirkning på indersiden af underarmen med en elektrode.
Så længe temperaturen var under 45 grader, der normalt ikke forbindes med smerte, var der intet usædvanligt at se i hjernen.
Men når temperaturen blev skruet blot en anelse højere op, udløste det et tydeligt mønster af hjerneaktivitet i blandt andet den såkaldte somatosensoriske del af hjernebarken og området talamus, der begge er kendt for at registrere sanseindtryk som fx berøring og temperatur, samt områderne insula og ACC, der er involveret i vores bevidsthed, opmærksomhed og selvopfattelse.
Ved at studere skanningerne kunne forskerne ikke blot afgøre, om en forsøgsperson følte smerte, men også måle, hvor stærk den var.
Smerte afhænger af forventningerne
Jo større smerte vi forventer, desto større smerte oplever vi. Det viser et forsøg fra 2018, hvor psykologen Tor Wager udsatte 61 forsøgspersoner for en moderat smertefuld varme på 47-49 °C. Forinden var nogle af deltagerne blevet adviseret om, at de ville blive udsat for en høj temperatur, mens andre havde fået at vide, at temperaturen ville være lav.
Bagefter rapporterede de, der havde forventet den høje temperatur, et 40 pct. højere smerteniveau. Hjerneskanninger bekræftede, at de faktisk følte en stærkere smerte end de andre.
Forskerne døbte mønsteret af smertefremkaldt hjerneaktivitet den neurologiske smertesignatur, og i 2017 viste de, hvordan metoden kunne bruges til at kaste lys over den gådefulde sygdom fibromyalgi.
Patienter med sygdommen har diffuse, uforklarlige smerter og en lav smertetærskel, og indtil for et par årtier siden blev smerterne anset for at være indbildte.
Men ved at trykke 37 patienter med fibromyalgi og 35 raske kontrolpersoner på tommelfingerneglen opdagede Tor Wager, at fibromyalgipatienternes neurologiske smertesignatur blev aktiveret ved et væsentlig lavere tryk end kontrolpersonernes.
Når trykket blev øget, var aktiviteten i patienternes smertesignatur desuden ca. dobbelt så høj som hos de raske forsøgspersoner.
Vi kan selv skrue ned for smerten
Når smerte er så ubehagelig og næsten umulig at se bort fra, skyldes det, at kroppens smertenerver ikke kun aktiverer hjernens primære smertekredsløb, som registrerer smertens intensitet og lokalisering.
Tor Wagers hjerneskanninger afslørede i 2017 to andre kredsløb, som virker i samspil med psyken og er afgørende for, hvordan vi oplever smerten, og hvordan vi reagerer på den.
I modsætning til det primære smertekredsløb, som aktiveres mere og mere, i takt med at den fysiske smertepåvirkning øges, er de to andre kredsløb ikke i direkte kontakt med kroppens smertenerver.
Sådan virker de forskellige typer smertemedicin
Smertestillende medicin kan stoppe smerten flere steder på vejen fra kroppen til hjernen.
Ibuprofen virker fx direkte på det sted, der gør ondt, mens panodil virker i hjernen.
Ibuprofen virker direkte på skadestedet
Stoffer som ibuprofen virker ved at forhindre det skadede væv i at aktivere smertenervernes receptorer.
Acetylsalicylsyre hæmmer dannelse af de stoffer, der aktiverer smertenerverne direkte, mens ibuprofen dæmper den betændelsestilstand, inflammation, som i sig selv aktiverer smertenerverne.
Binyrebarkhormoner rammer smertenerven
Binyrebarkhormoner og lignende stoffer sprøjtes ind i smertenerven og får nervesignalet til at ebbe ud.
Lidokain slukker nærmest for strømmen i det elektriske nervesignal, mens binyrebarkhormoner får nerven til at slappe af og blive mindre tilbøjelig til at affyre nervesignaler.
Ketamin slukker for signalerne i rygmarven
Denne type stoffer forhindrer overførsel af nervesignaler fra smertenerven til den nerve, der skal sende signalet til hjernen via rygmarven.
Ketamin blokerer for et af de afgørende signalstoffer, mens epidural blokade næsten lammer nervecellerne, så de ikke kan affyre deres nervesignaler.
Panodil hæmmer smertesignaler i hjernen
Både panodil og morfin påvirker nervecellernes evne til at overføre beskeden om smerte med signalmolekyler, men de gør det på hver sin måde.
Panodil ændrer på balancen af nervecellernes signalstoffer, mens morfin selv går ind og fungerer som et af disse signalstoffer.
Det ene af disse kredsløb forstærker smerteoplevelsen, uanset hvor stærke eller svage signaler hjernen modtager fra kroppens smertenerver.
Med det kendskab, forskerne i forvejen har til disse hjerneområder, regner Wager med, at kredsløbet sørger for at fokusere vores opmærksomhed på smerten, så vi forholder os til den.
Det andet kredsløb dulmer derimod smertefølelsen, og hans teori er, at det sker ved at undertrykke vores bevidste tanker om den.
Tor Wagers forskning vil sandsynligvis føre til, at lægerne i en nær fremtid kan undersøge smertepatienter i en MR-skanner som i eksemplet med den smerteramte krigsveteran.
Hans skanning vil måske vise, at der ikke er særlig stor aktivitet i det netværk i hjernen, der modtager impulser fra kroppens smertenerver og registrerer smertens intensitet. Det tyder på, at smerten fra det gamle skudsår faktisk er ret lille.
Til gengæld er der forhøjet aktivitet i det andet smertekredsløb, og det låser manden fast i en selvopfyldende forventning om at føle smerte.
Og lav hjerneaktivitet i det tredje smertekredsløb viser, at smerterne har nedbrudt hans motivation og evne til at kæmpe imod og få det bedste ud af situationen.
Lægerne beslutter derfor at give ham mindre medicin mod de fysiske smerter, der ikke er så store, og til gengæld supplere med samtaleterapi for at styrke hjernens egen evne til at dæmpe den oplevede smerte.
Ligesom den smerteplagede soldat vil millioner af mennesker i fremtiden få en langt mere effektiv lindring, fordi lægerne kan kigge ind i hjernen og se deres smerte.