Шокирующие эксперименты: как ученые определяли болевой порог? Высокий и низкий порог болевой чувствительности у женщин или мужчин - в чем измеряется и от чего зависит.

Чтобы создать объективную шкалу болевых ощущений, исследователи жгли руки... рожающих женщин.

В день первого запуска человека в космос стоит подумать о том, сколько провальных экспериментов и испытаний приходится на одну научную и конструкторскую удачу. Даже если речь идёт о космонавтике, аварии и триумфы которой у всех на виду, мы знаем преимущественно о крупных катастрофах с человеческими жертвами. О повседневной научной текучке нам известны крохи, а уж если та или иная область науки не имеет СМИ-адептов и не может похвалиться чем-то эффектным, то здесь неудачи и провалы вообще мало кого интересуют — кроме узких специалистов. Между тем история некоторых исследований, которые оказались безрезультатными и впоследствии свёрнутыми «в рабочем порядке», могла бы послужить материалом для остросюжетного фильма.

В сороковые годы двадцатого века группа исследователей из известнейшего американского Университета Корнелла начала серию работ по созданию шкалы боли. Отсутствие объективного показателя болевых ощущений до сих пор доставляет медицине множество проблем: приходится опираться на сугубо субъективные оценки вроде «не очень болит», «болит» и «очень болит». Целью было выработать единицу боли, которая давала бы объективную информацию о болевых ощущениях независимо от их природы. Был сконструирован аппарат, который нагревал кожу на лбу у добровольцев — нескольких студентов-медиков. В качестве болеизмерительной единицы учёные предложили dol (от dolor — боль). Затем начались эксперименты: волонтёры должны были прислушиваться к собственным ощущениям и сообщать, как изменяется их интенсивность.

Спустя тысячу измерений была создана шкала от 0 до 10,5 dol. Выше этого значения человек переставал различать изменения в болевых ощущениях. Вот представьте: уровень в 8 dol оставлял на лбу ожог второй степени. При этом, по мнению исследователей, субъективные болевые ощущения вполне подчинялись арифметическим законам, то есть 8 dol равны 4 dol плюс 4 dol. В эксперименте, как было сказано, участвовали студенты-медики, которые иногда оставались без сна в течение 30 часов, — однако, по мнению авторов работы, общее утомление никак не сказывалось на интенсивности болевых ощущений.

Следующие опыты отличались ещё большей эксцентричностью. Чтобы сопоставить свою систему измерения боли с реальными ощущениями, авторы пригласили 13 беременных, которым... жгли руки между родовыми схватками. Несколько участков на руке нагревали до разной степени сразу после очередных схваток, чтобы узнать, какому значению болевой шкалы соответствуют испытываемые роженицами ощущения. Всякий раз руку обжигали сразу в нескольких местах, чтобы успеть произвести измерение до очередного приступа схваток, а кроме того, множественные прижигания позволяли избежать привыкания к боли.

Результаты всего этого были весьма скромными. Многие женщины испытывали родовые боли, которые, очевидно, превышали 10,5-dol"овую шкалу. Не говоря уже о том, что боль от ожогов мешалась с последующими родовыми схватками. Тем не менее исследователи пришли к выводу, что первоначальные схватки соответствуют 2 dol, прохождение головки ребёнка через родовые пути равно 10,5 dol и больше, а через три часа после родов боль падает до 3 dol.

Всё это, вообще говоря, слегка напоминает известные истории про медицинские опыты в нацистских концлагерях. Полученные результаты были опубликованы в виде ряда статей в 40-м, 47-м и 48-м годах. Однако никакой практической пользы так и не вышло: субъективность болевых ощущений никуда не делась, равно как и невозможность разделить болевые ощущения разной природы.

Словом, даже циничное рассуждение о цели, оправдывающей средства, тут не имеет смысла, поскольку ни одна из целей так и не была достигнута.

Многим известно выражение «фантомная боль». Оно означает субъективное переживание болезненных ощущений в ампутированных конечностях. То есть конечности уже нет, а боль в ней иногда возникает, причём такая, что приносит ужасные мучения. Уже в этом феномене скрыта двойственная природа боли. С одной стороны, это физиологическое явление, вызванное неким раздражителем, благодаря чему возникает соответствующая реакция центральной нервной системы. Но с другой – ощущение боли весьма индивидуально. Некоторые кричат от нечаянного укола булавкой, а другие, не меняясь в лице, тушат себе о язык зажжённую сигарету.

Зададимся вопросом: можно ли выявить количественные показатели боли? С массой всё просто: чем больше, тем тяжелее предмет. С энергией посложнее, придётся вспомнить курс физики и потренироваться в арифметике. А вот с болью, казалось бы, ничего определённого. Но пытливые умы мужей науки постарались проникнуть в тайны боли и составить шкалу болевых ощущений. Основанием таких изысканий стали, конечно же, насекомые, а замысел исследователей оказался весьма прост. Известно, например, что укус пчелы вызывает сильную боль. Действительно, что если принять этот показатель за единицу, а все превосходящие данный порог значения – выражать соотношением с этим коэффициентом.

Первым такую схему применил учёный-энтомолог Джастин Шмидт. В 1984 году он предложил получивший его имя «жалящий индекс Шмидта». Укусы различных насекомых определялись в промежутке от 0 до 4. Правда, шкала Шмидта не линейна, то есть индекс 2 отнюдь не означает, что степень боли именно в 2 раза превышает индекс 1. В этом заключается слабая сторона шкалы. Согласно Шмидту, под «нулём» понимается укус насекомого, которое не проникает в кожу человека. А индекс 1 – ощущение боли от укуса пчелы, которое определяется как «лёгкое, эфемерное». Какие же насекомые следуют дальше в этом своеобразном хит-параде?

Индекс 1,2: огненные муравьи – «острая боль, похожая на ожог от огня».

1,8: акациевые муравьи – «повышенная боль, похожая на пирсинг».

2,0: шершень – «повышенная боль, многократные укусы приводят к летальному исходу».

2,0: веслины (бумажные осы) – «боль, соизмеримая с тушением сигареты о язык».

3.0: красный американский муравей-жнец – «жуткая боль».

4.0: осы – охотники на тарантул – «ощущение удара сильным током, вызывает слепоту».

4.0+: вид тропических муравьёв – «наивысшая сила боли от укусов».

Насекомыми, доставляющими максимальную боль в результате укуса, являются крупные тропические муравьи из рода Paraponera. Они распространены в Центральной и Южной Америке и были впервые описаны датским энтомологом Иоганном Христианом Фабрицием в 1775 году. За сильное жало и очень болезненные укусы (боль ощущается целые сутки!) эти насекомые даже получили название «муравей-пуля». Казалось бы, при индексе ужаления 4+ от этих хищников нужно бежать сломя голову, но у индейского племени Мауи муравьи-пули используются в обряде инициации перехода во взрослую жизнь. Муравьёв ловят, усыпляют при помощи особого травяного настоя, а затем помещают в перчатку в количестве нескольких десятков. Мальчик, претендующий стать полноценным членом племени, надевает эту перчатку на руку и ждёт пробуждения муравьёв, после чего должен не менее пяти минут терпеть их многочисленные укусы, не меняясь в лице! Временный паралич и почернение пальцев наряду с нестерпимой суточной болью гарантированы!

Спустя 6 лет после внедрения в биологическую науку индекса боли от укусов насекомых Шмидт усовершенствовал свою шкалу. В 1990 году учёный классифицировал укусы почти 80 видов пчёл, ос и муравьёв, более подробно описав ощущения от их ужалений.

Стоит, однако, признать, что боль от укусов насекомых, являясь хорошим маркером болевых ощущений у человека, всё-таки не охватывает весь спектр такого удивительного феномена, как боль. Почти за полвека до Дж. Шмидта учёные постарались создать шкалу боли, для чего они… обжигали подопытных!

В 1940 году группа врачей из Корнелльского университета решила создать устройство для измерения интенсивности боли. В качестве единицы измерения боли они выбрали понятие «дол», от латинскогоdolor, dolores, что буквально и означает «боль». Специалисты разработали количественную шкалу из 21 пункта, или «дола», по которой и пытались измерить степень болевых ощущений у пациентов.

Для этого добровольцам в течение трёх секунд воздействовали на лоб теплом, проще говоря – жгли! Причём так как добровольцев в первом опыте оказалось всего четверо, то их решили пропустить через максимум экспериментов, которых в итоге набралось более сотни. В дальнейшем Джеймс Д. Харди с коллегами усовершенствовали данную шкалу. Они разделили 21 интервал на два подъинтервала, «имеющих основание заметных изменений в ощущении боли». Однако дальнейшие опыты, вследствие явно не гуманных экспериментов, пришлось прекратить, ведь уже при 8 долах (правда, по 10,5-балльной шкале) нагревательное устройство причиняло лбу испытуемого ожог второй степени…

Очевидно, что фиксированные показатели степени боли позволяют лечить её более адекватным способом. Поэтому неудивительно, что исследования в данной области стали прерогативой медицинской науки. И российские учёные играют здесь доминирующую роль. Так, в 2003 году наши соотечественники Г.А. Адашинская, Е.Е. Мейзеров и А.А. Фадеев запатентовали изобретение в области медицинской психологии по способу оценки боли.

Исследователи предложили тестировать пациента по семи шкалам: 1) частота, 2) длительность, 3) интенсивность, 4) сенсорное восприятие боли, 5) эмоциональное отношение к боли, 6) уровень невротизации и 7) уровень адаптивности. По шкале уровня невротизации учитываются основные поведенческие факторы – тревожность, эмоциональная лабильность, агрессия, депрессия, психогения, ипохондрия, что позволяет повысить достоверность оценки боли.

Учёные отмечают: «Измерение боли представляется сложным комплексом проблем. На индивидуальное восприятие боли влияют демографические факторы, пол, возраст, этнические особенности, а также эмоциональное и физическое состояние пациента. Для качественной и количественной оценки боли всё более широко применяются психологические методы, учитывающие фактор субъективной самооценки боли пациентом, а также анализ врачом поведенческих и аффективных компонентов боли».

В предлагаемом методе пациент описывает свои болевые ощущения по шкале от 0 до 6 по нескольким факторам: частота боли (отсутствует, один раз в несколько дней, почти ежедневно, ежедневно, почти ежечасно, боль почти постоянна, постоянна), длительность приступов боли и др. Испытуемый также выражает свои ощущения вербально (так называемые «дескрипторы») и даже выбирает цвета в соответствии со степенью боли.

Исследования учёных показали, что большинство пациентов при сильной боли выбирают чёрный, красный или серый цвет. При невыносимой боли тенденция предпочтения чёрного значительно усиливается. При этом в группе с психогенными болями «лидирует» жёлтый цвет. Для проведения цветового тестирования используют те же восемь цветов, что и в известном тесте Люшера: 1 – синий, 2 – зелёный, 3 – красный, 4 – жёлтый, 5 – фиолетовый, 6 – коричневый, 7 – чёрный, 8 (0) – серый.

Интересно также отметить, что сравнительный статистический анализ болевых ощущений позволил выявить достоверное различие в восприятии боли мужчинами и женщинами. Причём как по шкале сенсорных восприятий, так и по эмоционально-аффективному отношению к боли. Кроме того, учёными предложены измерительные «инструменты» по выявлению зависимости степени боли от времени суток, сна, приёма пищи, погоды, общего состояния, воздействия вредных условий, а также фактора «поза-движение»!

При сочетании в феномене боли объективного и субъективного факторов в выявлении степени болевых ощущений невозможно, разумеется, обойтись без словесного описания пациентов. Медицинская наука собрала внушительный словарь соответствующих дескрипторов, указывающих на интенсивность боли. Вот пример шкалированных болевых ощущений: 0 – боли нет, 1 – давящая, 2 – саднящая, 3 – грызущая, 4 – распирающая, 5 – ломящая, 6 – стягивающая, 7 – сжимающая, 8 – сковывающая, 9 – скребущая, 10 – скоблящая, 11 – царапающая, 12 – стригущая, 13 – тянущая, 14 – дёргающая, 15 – ноющая, 16 – пульсирующая, 17 – сверлящая, 18 – буравящая, 19 – колющая, 20 – покалывающая, 21 – кинжальная, 22 – пронзающая, 23 – раздирающая, 24 – разрывающая, 25 – режущая, 26 – рубящая, 27 – хлещущая, 28 – пилящая, 29 – щиплющая, 30 – кусающая, 31 – стреляющая, 32 – обжигающая, 33 – жгучая, 34 – мозжащая, 35 – мигрирующая, 36 – приступообразная, 37 – поверхностная, 38 – глубинная, 39 – волнообразная, 40 – бьющая, 41 – монотонная, 42 – тупая, 43 – выкручивающая, 44 – немеющая, 45 – стынущая, 46 – зудящая.

Согласитесь, данная шкала находится на стыке медицины и литературы, так что приведённые определения могут быть писателям на заметку. Ещё более интересны дескрипторы, отражающие эмоциональное отношение к боли: 0 – боли нет, 1 – безразличная, 2 – несущественная, 3 – небеспокоящая, 4 – отвлекающая, 5 – мешающая, 6 – беспокоящая, 7 – раздражающая, 8 – надоевшая, 9 – надоедливая, 10 – угнетающая, 11 – опостылевшая, 12 – тягостная, 13 – пугающая, 14 – мучающая, 15 – терзающая, 16 – выматывающая, 17 – изводящая, 18 – устрашающая, 19 – мучительная, 20 – истязающая, 21 – измождающая, 22 – страшная, 23 – жуткая, 24 – тяжкая, 25 – неопределённый страх.

Измерение боли – алгезиметрия (греч.algesisощущение боли+metreoизмерять, определять). Различают следующие видыалгезиметрии :

экспериментальная

субъективная
1. по болевому порогу
  по интесивности боли
  по порогу болеустойчивости

объективная

клиническая

многомерная

В экспериментальной алгезиметрии используются как субъективные, так и объективные тесты. Боль можно вызвать тепловыми, электрическими, механическими или химическими стимулами.Экспериментальная алгезиметрия - быстро расширяющаяся область исследований, способная дать фундаментальную информацию о природе боли.

Субъективная алгезиметрия. Дляэкспериментального изучения соотношений между вредным стимулом и болью у людей применимы классические психофизические методы.

В субъективной алгезиметрии измеряют:

болевой порог, т.е. наименьшую интенсивность стимула, вызывающую ощущение боли;

интенсивность боли, выражаемую словесно или каким-нибудь другим сигналом;

порог болеустойчивости - интенсивность стимуляции, при которой испытуемый просит её прекратить.

Объективная алгезиметрия. Применительно к человеку объективная алгезиметрия состоит главным образом в измерении двигательных и вегетативных реакций на боль и записи вызванных потенциалов коры головного мозга (термин «объективная» просто означает, что измеряются переменные, регистрируемые наблюдателем, а не «субъективные» ответы испытуемого).

Часто одновременно применяют несколько методов (например, запись вызванных потенциалов при слежении за диаметром зрачка как за показателем симпатического тонуса), причем субъективные тесты могут сочетаться с объективными (многомерная алгезиметрия).

Клиническая алгезиметрия. Один из подходов клинической алгезиметрии основан на примененииметодов относительных оценок (субъективных);

Н апример, больного просят в разное время отражать свои болезненные ощущения на простой аналоговой шкале - от отсутствия боли до ее нестерпимости.

По другому методу ему предлагают списки вопросов типа широко применяемой «Болевой анкеты Магилла» (McGill).

Наконец, клиническая боль может быть также соотнесена по интенсивности с экспериментальной. Например, при определении коэффициента турникетной боли больной сравнивает свои ощущения с экспериментально вызванной (наложением жгута) ишемической мышечной болью.

Адаптация к боли

Кроме интенсивности болевого ощущения, с клинической точки зрения важно, адаптируется ли к нему человек. Субъективный опыт как будто указывает на отсутствие адаптации (головная и зубная боль могут длиться часами). Когда боль от длительного действия горячего измеряют экспериментально (рис. 10.3), адаптации к ней также не обнаруживают. Болевой порог со временем даже слегка понижается, и это показывает, что длительная температурная стимуляция вызывает сенситизацию ноцицепторов в зоне воздействия. (С другой стороны, в обыденной жизни обычно наблюдаетсяпривыкание к многократным ноцицептивным стимулам.)

Теории боли

Специфичности боли

Паттерновые (pattern theory)

интенсивности
распределения

Воротного контроля (спинальной переработки ноцицептивной информации).

Наука

Как далеко могут зайти люди во имя знаний? В 1940 году, группа врачей из Корнельского университета решили создать устройство для измерения интенсивности боли. Используя в качестве единицы измерения "дол", врачи разработали количественную шкалу из 21 пункта, а вот как они это делали, стало в дальнейшем предметом научных споров.

В вышеупомянутом году, исследователи причиняли боль субъектам эксперимента, путем теплового воздействия на лоб в течение трех секунд . В первом исследовании приняло участие только 4 человека, но каждый из участников прошел через 100 экспериментов с причинением боли, в то время как интенсивность боли постепенно увеличивалась, с повышением температуры в каждом эксперименте. У группы была благородная цель – создать объективную шкалу измерения человеческой боли . Они создали единицу измерения – дол от латинского слова dolor, означающего боль.

Боль, как дважды два четыре

Джеймс Д. Харди (James D. Hardy) и его коллеги усовершенствовали шкалу до 21 серии интервалов, при которых один дол был разделен на два "имеющих основание заметных изменений в ощущении боли". Просмотрев тысячи измерений, они создали шкалу от 0 до 10,5 долов. При 8 долах, устройство оставляло на лбу участника ожог второй степени .

Во время эксперимента, ученые также пришли к арифметическому заключению, которое будет весьма сложно понять простому уму. Так они решили, что 8 долов боли приравниваются к двум опытам по 2 дола. Эти выводы они сделали из данных, полученных у 70 студентов медиков, которые проводили эксперименты на себе. К тому же исследователи почему-то решили, что усталость от 30 часов бодрствования во время экспериментов никак не сказалась на измерениях интенсивности боли.

Боль во время родов

В 1948 году, д-р Харди подверг 13 рожающих женщин боли, вызванной воздействием высоких температур, между схватками , чтобы определить интенсивность боли во время родов.

Пометив руку каждой женщины в четырех местах, исследователи применили множественные горячие импульсы сразу после того, как женщина испытала схватку. Ученые достигли своего рода успеха в своих экспериментах. Так, у одной из женщин была зафиксирована схватка силой в 10,5 долов через тепловое воздействие, что является максимальным показателем по шкале боли. Таким образом удалось определить интенсивность боли во время родов – боли, которая может соответствовать или превысить болевой порог человека .

Исходя из данных, ученые количественно определили болевой опыт во время разных стадий родов. При этом первая стадия родов соответствовала 2 долам, а максимум 10,5 долов достигала во время активной стадии родов, которая уменьшалась до 3 долов через два часа после родов.

Из-за неспособности пациентов отличать интенсивность боли от типа боли, проблемами с субъективным восприятием боли, эта система долов так и не стала применяться . Врачи и медсестры продолжают использовать другие менее аналитические шкалы измерения боли. Однако сами исследования, которые к счастью вряд ли будут проводить в современном мире, до сих пор шокируют научный мир.

Анализ активности мозга во время болевых ощущений поможет создать прибор для объективной оценки силы боли.

Для измерения температуры есть термометр, но чтобы ответить на вопрос «как сильно болит?», врачам до сих приходится полагаться на субъективные оценки пациентов: «очень», «не очень» и т. д. Кроме того, если лечить приходится грудного ребёнка, то у него не спросишь, где и как болит (не говоря уже о том, когда человек вообще находится без сознания).

Болевые ощущения, как и любые другие, отражаются на активности мозга, которую можно увидеть с помощью томографа. Разумеется, исследователям не могла не прийти в голову мысль использовать один из разнообразных томографических методов, чтобы создать объективный болеизмеритель. Однако мозг - система сложная, он одновременно перерабатывает очень много информации, относящейся к текущим ощущениям, к памяти и т. д. Поэтому первоочередная задача здесь была найти именно те изменения в его активности, которые соответствуют болевым ощущениям.

Одну из попыток такого рода предприняли несколько лет назад нейрофизиологи из Стэнфорда: они использовали алгоритм, который позволяет предсказать характер ощущений, ничего не зная о том, что их вызвало. С помощью такого «слепого» способа ранее оценивали зрительную активность, а также работу мозга при выполнении какого-то задания. Оказалось, что так же можно с 80-процентной точностью отличить боль от не-боли. Правда, тут же возникли вопросы: сработает ли этот метод на любом виде боли, как на него влияют эмоции человека, и т. д.

С другой стороны, в мозге есть области, которые по-особому реагируют на болевые ощущения – таламус, соматосенсорная кора и передняя поясная кора. Может быть, не нужно брать всю мозговую активность, а сосредоточиться только на таких зонах? Со временем, правда, оказалось, что они реагируют не только на реальную боль, но и на мысли о ней и даже на социальные конфликты. Тем не менее, два года назад исследователи из Университета Колорадо в Боулдере опубликовали статью, в которой уверяли, что им удалось отделить социальную боль от физической. Более того, им даже удалось с весьма высокой точностью определить момент перехода между просто сильным ощущением (когда человек держал в руке умеренно горячую чашку) и болевым (когда чашка становилась очень горячей).

В новой статье, опубликованной в Nature Neuroscience нейробиологи из Оксфорда обсуждают ещё одну зону мозга, которая могла бы стать хорошим болеизмерителем – верхнюю теменную часть островковой доли коры. В эксперименте Айрин Трейси (Irene Tracey ) и её коллег участвовали 17 добровольцев, которым на кожу ноги наносили крем с веществом капсаицином, содержащимся в жгучем перце. Капсаицин жёг ногу, одновременно исследователи наблюдали за активностью мозга. Когда боль утихала, к этому месту на коже прикладывали ёмкость с горячей водой, чтобы «обновить» ощущения. Затем, спустя несколько минут, горячую воду сменяли холодной, чтобы успокоить боль. В целом же весь эксперимент длился несколько часов. При сканировании мозга использовали метод, позволяющий оценить его активность на протяжении достаточно длительного времени – так можно было сравнить изменения в болевых ощущениях и сопоставить их с тем, как их описывали сами участники эксперимента.

Авторы работы делают вывод, что одна лишь верхняя теменная часть островковой доли может служить адекватным индикатором боли – благодаря тому, что опыт продолжался достаточно долго, можно было проверить, насколько активность мозговой зоны зависит от каких-то мимолётных переживаний.

Про островковую долю давно было известно, что она имеет отношение к болевым ощущениям, однако нужно было убедиться, что мы можем доверять её показаниям. Разумеется, ещё предстоит выяснить, как она чувствует другую боль, особенно ту, которая происходит от внутренних органов. Оценивать активность какой-то одной зоны мозга проще, чем нескольких или вообще всего мозга. Хотя, возможно, в конце концов болеизмеритель окажется неким алгоритмом, с помощью которого можно будет обрабатывать показания нескольких мозговых участков, с наибольшей специфичностью реагирующих на физическую боль.