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Pain is mostly conceptualized as a perceptual phenomenon. However, pain serves vital protective functions. It signals potentials harm and drives behavioral responses to avoid injury and promote recovery. Thus, pain does not only include a perceptual component but crucially depends on appropriate motor responses. Moreover, the modulation of motor behavior and motor processing in the brain can alleviate pain and are therefore harnessed for pain therapy. However, how pain and motor processing interact in the human brain is largely unknown. In the present research project, we used electroencephalography (EEG) to investigate how the preparation of an adaptive motor response functionally interacts with pain processing in the human brain. Participants performed button presses to interrupt increasingly painful thermal stimuli and comparable movements without concurrent stimulation. The results show that protective motor responses were associated with reduced amplitude of the preparatory readiness potential as compared to a similar button press, which did not serve any protective function. In contrast, preparatory event-related desynchronizations at alpha and beta frequencies did not differ between conditions. To test for the specificity of our results, we designed a comparable control experiment where participants were required to perform button press in response to non-painful thermal stimuli. The results indicate that the amplitude of the readiness potential is similarly attenuated when a movement interrupts a non-painful stimulation. Taken together, the findings of our research project suggest that pain influences motor preparation in the human brain, although this effect is not pain specific but rather represent a modality-spanning phenomenon. Specific interactions between pain and motor process remain to be demonstrated. Further insights are needed to better understand the protective function of pain and motor-based treatment strategies. Schmerz wird oft auf die ihm inhärente unangenehme Sinneswahrnehmung reduziert, dient jedoch überlebenswichtigen protektiven Funktionen. Schmerz signalisiert potenziellen Schaden und löst Reaktionen aus, die Verletzungen vermeiden und Heilungsprozesse fördern sollen. Schmerz enthält somit ebenfalls eine motorische Komponente. Darüber hinaus können Veränderungen der Motorik und die Beeinflussung neuronaler motorischer Prozesse Schmerzwahrnehmung reduzieren, was sich im Rahmen der Schmerztherapie zu Nutze gemacht wird. Bis heute ist jedoch noch weitestgehend unklar, wie Schmerz und Motorik im menschlichen Gehirn interagieren. Im vorliegenden Forschungsprojekt wurde deshalb mittels Elektroenzephalographie (EEG) untersucht, wie die Vorbereitung adaptiver motorischer Reaktionen funktionell mit der Verarbeitung von Schmerz im menschlichen Gehirn interagiert. Eine erste Studie untersuchte neuronale Prozesse im Zusammenhang mit Tastendrücken, die entweder dazu dienten, zunehmend schmerzhafte thermale Reize zu beenden, oder ohne zeitgleiche Stimulation durchgeführt wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass protektives motorisches Verhalten im Vergleich zu nicht protektivem Verhalten mit einer reduzierten Amplitude des motorischen Bereitschaftspotenzial einhergeht. Desynchronisationen in Alpha- und Beta-Frequenzen unterschieden sich dagegen nicht zwischen den beiden Bedingungen. Um die Spezifität dieser Ergebnisse für Schmerz zu untersuchen, wurde in einer zweiten Studie ein Kontrollexperiment mit vergleichbarem Aufbau durchgeführt, in dem die Probanden auf nicht-schmerzhafte thermale Reize reagierten. Wieder zeigte sich eine reduzierte Amplitude des Bereitschaftspotentials, wenn Tastendrücke die, diesmal nicht-schmerzhafte, Stimulation beendeten. Zusammenfassend deuten diese Befunde an, dass Schmerz die motorische Vorbereitung im Gehirn beeinflusst, dieser Effekt jedoch nicht schmerz-spezifisch, sondern ein modalitätsübergreifendes Phänomen ist. Spezifische Interaktionen zwischen Schmerz und neuronalen motorischen Prozesse müssen daher noch gezeigt werden. Ein tieferes Verständnis dieser Prozesse ist notwendig, um die protektive Funktion von Schmerz und Behandlungsstrategien, die sich motorische Prozesse zu Nutze machen, besser zu verstehen. |
