Шокуючі експерименти: як вчені визначали больовий поріг? Високий і низький поріг больової чутливості у жінок чи чоловіків - у чому вимірюється і чого залежить.

Щоб створити об'єктивну шкалу больових відчуттів, дослідники палили руки... жінок, що народжують.

У день першого запуску людини в космос варто подумати про те, скільки провальних експериментів та випробувань припадає на одну наукову та конструкторську удачу. Навіть якщо йдеться про космонавтику, аварії та тріумфи якої у всіх на увазі, ми знаємо переважно про великі катастрофи з людськими жертвами. Про повсякденну наукову текучку нам відомі крихти, а якщо та чи інша галузь науки не має ЗМІ-адептів і не може похвалитися чимось ефектним, то тут невдачі і провали взагалі мало кого цікавлять — крім вузьких фахівців. Тим часом історія деяких досліджень, які виявилися безрезультатними і згодом згорнутими «в робочому порядку», могла б стати матеріалом для гостросюжетного фільму.

У сорокові роки ХХ століття група дослідників з найвідомішого американського Університету Корнелла розпочала серію робіт зі створення шкали болю. Відсутність об'єктивного показника больових відчуттів досі завдає медицині безліч проблем: доводиться спиратися на суто суб'єктивні оцінки на кшталт «не дуже болить», «болить» та «дуже болить». Метою було виробити одиницю болю, яка давала б об'єктивну інформацію про больові відчуття незалежно від їхньої природи. Було сконструйовано апарат, який нагрівав шкіру на лобі у добровольців — кількох студентів-медиків. Як болевимірювальна одиниця вчені запропонували dol (від dolor - біль). Потім почалися експерименти: волонтери мали прислухатися до власних відчуттів і повідомляти, як змінюється їхня інтенсивність.

Через тисячу вимірів було створено шкалу від 0 до 10,5 dol. Вище цього значення людина переставала розрізняти зміни у больових відчуттях. Ось уявіть: рівень 8 dol залишав на лобі опік другого ступеня. При цьому, на думку дослідників, суб'єктивні болючі відчуття цілком підкорялися арифметичним законам, тобто 8 dol рівні 4 dol плюс 4 dol. В експерименті, як було сказано, брали участь студенти-медики, які іноді залишалися без сну протягом 30 годин, проте, на думку авторів роботи, загальна втома ніяк не позначалася на інтенсивності больових відчуттів.

Наступні досліди вирізнялися ще більшою ексцентричністю. Щоб зіставити свою систему вимірювання болю з реальними відчуттями, автори запросили 13 вагітних, яким... палили руки між родовими сутичками Декілька ділянок на руці нагрівали до різного ступенявідразу після чергових сутичок, щоб дізнатися, якому значенню больової шкали відповідають відчуття, що відчуваються породіллями. Щоразу руку обпікали відразу в кількох місцях, щоб встигнути виміряти до чергового нападу сутичок, а крім того, множинні припікання дозволяли уникнути звикання до болю.

Результати цього були дуже скромними. Багато жінок зазнавали родових болів, які, очевидно, перевищували 10,5-dol"ову шкалу. Не кажучи вже про те, що біль від опіків заважала наступними родовими сутичками. Проте дослідники дійшли висновку, що початкові сутички відповідають 2 dol , проходження головки дитини через родові шляхидорівнює 10,5 dol і більше, а через три години після пологів біль падає до 3 dol.

Все це, взагалі кажучи, трохи нагадує відомі історіїпро медичні досліди у нацистських концтаборах. Отримані результати були опубліковані у вигляді ряду статей у 40-му, 47-му та 48-му роках. Однак жодної практичної користітак і не вийшло: суб'єктивність больових відчуттів нікуди не поділася, так само як і неможливість розділити болючі відчуття різної природи.

Словом, навіть цинічне міркування про мету, яка виправдовує кошти, тут не має сенсу, оскільки жодної з цілей так і не було досягнуто.

Багатьом відомий вираз «фантомний біль». Воно означає суб'єктивне переживання хворобливих відчуттів у ампутованих кінцівках. Тобто кінцівки вже немає, а біль у ній іноді виникає, причому такий, що приносить жахливі муки. Вже в цьому феномені прихована подвійна природа болю. З одного боку, це фізіологічне явище, спричинене якимось подразником, завдяки чому виникає відповідна реакція центральної нервової системи. Але з іншого – відчуття болю дуже індивідуальне. Деякі кричать від ненавмисного уколу шпилькою, а інші, не міняючись в особі, гасять собі за язик запалену сигарету.

Задамося питанням: чи можна виявити кількісні показники болю? З масою все просто: чим більше, тим важчий предмет. З енергією складніше доведеться згадати курс фізики і потренуватися в арифметиці. А ось з болем, начебто, нічого певного. Але допитливі уми чоловіків науки постаралися проникнути в таємниці болю і скласти шкалу болючих відчуттів. Підставою таких досліджень стали, звичайно ж, комахи, а задум дослідників виявився дуже простим. Відомо, наприклад, що укус бджоли викликає сильний біль. Справді, якщо прийняти цей показник за одиницю, проте переважають даний поріг значення – висловлювати співвідношенням із цим коефіцієнтом.

Першим таку схему застосував учений-ентомолог Джастін Шмідт. У 1984 році він запропонував той, хто отримав його ім'я «жахливий індекс Шмідта». Укуси різних комах визначалися в проміжку від 0 до 4. Щоправда, шкала Шмідта не лінійна, тобто індекс 2 не означає, що ступінь болю саме в 2 рази перевищує індекс 1. У цьому полягає слабка сторонашкали. Згідно з Шмідтом, під «нулем» розуміється укус комахи, яка не проникає в шкіру людини. А індекс 1 - відчуття болю від укусу бджоли, яке визначається як "легке, ефемерне". Які ж комахи йдуть далі у цьому своєрідному хіт-параді?

Індекс 1,2: вогняні мурахи - гострий біль, схожа на опік від вогню.

1,8: акацієві мурахи - « підвищений біль, схожа на пірсинг.

2,0: шершень – «підвищений біль, багаторазові укуси призводять до смерті».

2,0: веслини (паперові оси) – «біль, який можна порівняти з гасінням сигарети про мову».

3.0: червоний американський мурашка-жнець – «жахливий біль».

4.0: оси – мисливці на тарантул – «відчуття удару сильним струмом викликає сліпоту».

4.0+: вид тропічних мурах – « найвища силаболі від укусів».

Комахами, що доставляють максимальний біль у результаті укусу, є великі тропічні мурахи з роду Paraponera. Вони поширені в Центральній та Південній Америціі були вперше описані датським ентомологом Йоганном Християном Фабрицієм у 1775 році. За сильне жало і дуже болючі укуси (біль відчувається цілодобово!) ці комахи навіть отримали назву «мурашка-куля». Здавалося б, при індексі укусу 4+ від цих хижаків треба бігти стрімголов, але в індіанського племені Мауї мурахи-кулі використовуються в обряді ініціації переходу в доросле життя. Мурах ловлять, присипляють за допомогою особливого трав'яного настою, а потім поміщають у рукавичку у кількості кількох десятків. Хлопчик, який претендує стати повноцінним членом племені, одягає цю рукавичку на руку і чекає на пробудження мурах, після чого повинен не менше п'яти хвилин терпіти їх численні укуси, не змінюючись в особі! Тимчасовий параліч та почорніння пальців поряд з нестерпним добовим болем гарантовано!

Через 6 років після впровадження в біологічну науку індексу болю від укусів комах Шмідт удосконалив свою шкалу. У 1990 році вчений класифікував укуси майже 80 видів бджіл, ос і мурах, детальніше описавши відчуття від їх укусів.

Варто, однак, визнати, що біль від укусів комах, будучи гарним маркером больових відчуттів у людини, все-таки не охоплює весь спектр такого дивовижного феномену, як біль. Майже за півстоліття до Дж. Шмідта вчені постаралися створити шкалу болю, навіщо вони обпікали піддослідних!

В 1940 група лікарів з Корнельського університету вирішила створити пристрій для вимірювання інтенсивності болю. Як одиниця виміру болю вони вибрали поняття "дол", від латинськогоdolor, dolores, що буквально і означає "біль". Фахівці розробили кількісну шкалу з 21 пункту, або «дола», за якою намагалися виміряти ступінь больових відчуттів у пацієнтів.

Для цього добровольцям протягом трьох секунд вплинули на лоб теплом, простіше кажучи – палили! Причому оскільки добровольців у першому досвіді виявилося всього четверо, їх вирішили пропустити через максимум експериментів, яких у результаті набралося більше сотні. Надалі Джеймс Д. Харді з колегами вдосконалили цю шкалу. Вони розділили 21 інтервал на два під'інтервали, «мають підставу помітних змін у відчутті болю». Однак подальші досліди, внаслідок явно не гуманних експериментів, довелося припинити, адже вже при 8 долах (щоправда, за 10,5-бальною шкалою) нагрівальний пристрій завдавав лобі випробуваного опіку другого ступеня.

Вочевидь, що фіксовані показники ступеня болю дозволяють лікувати її адекватним способом. Тому не дивно, що дослідження у цій галузі стали прерогативою медичної науки. І російські вчені відіграють тут домінуючу роль. Так, 2003 року наші співвітчизники Г.А. Адашинська, Є.Є. Мейзеров та А.А. Фадєєв запатентували винахід у галузі медичної психології за способом оцінки болю.

Дослідники запропонували тестувати пацієнта за семи шкалами: 1) частота, 2) тривалість, 3) інтенсивність, 4) сенсорне сприйняття болю, 5) емоційне ставлення до болю, 6) рівень невротизації та 7) рівень адаптивності. За шкалою рівня невротизації враховуються основні поведінкові фактори – тривожність, емоційна лабільність, агресія, депресія, психогенія, іпохондрія, що дозволяє підвищити достовірність оцінки болю

Вчені відзначають: «Вимір болю є складним комплексом проблем. На індивідуальне сприйняття болю впливають демографічні чинники, стать, вік, етнічні особливості, а також емоційне та фізичний станпацієнта. Для якісної та кількісної оцінкиболі все ширше застосовуються психологічні методи, що враховують фактор суб'єктивної самооцінки болю пацієнтом, а також аналіз лікарем поведінкових та афективних компонентів болю».

У запропонованому методі пацієнт описує свої болючі відчуття за шкалою від 0 до 6 за декількома факторами: частота болю (відсутня, один раз на кілька днів, майже щодня, щодня, майже щогодини, біль майже постійна, постійна), тривалість нападів болю та ін. Випробовуваний також висловлює свої відчуття вербально (так звані «дескриптори») і навіть вибирає кольори відповідно до ступеня болю.

Дослідження вчених показали, що більшість пацієнтів при сильного болювибирають чорний, червоний або сірий колір. При нестерпного болютенденція переваги чорного значно посилюється. При цьому у групі з психогенними болями «лідирує» жовтий колір. Для проведення колірного тестування використовують ті ж вісім кольорів, що і у відомому тесті Люшера: 1 – синій, 2 – зелений, 3 – червоний, 4 – жовтий, 5 – фіолетовий, 6 – коричневий, 7 – чорний, 8 (0) – сірий.

Цікаво також відзначити, що порівняльний статистичний аналіз больових відчуттів дозволив виявити достовірну різницю у сприйнятті болю чоловіками та жінками. Причому як за шкалою сенсорних сприйняттів, і по емоційно-афективному ставленню до болю. Крім того, вченими запропоновані вимірювальні «інструменти» щодо виявлення залежності ступеня болю від часу доби, сну, їди, погоди, загального стану, впливу шкідливих умов, а також фактор «поза-рух»!

При поєднанні у феномені болю об'єктивного та суб'єктивного факторів у виявленні ступеня больових відчуттів неможливо, зрозуміло, обійтися без словесного опису пацієнтів. Медична наука зібрала значний словник відповідних дескрипторів, що вказують на інтенсивність болю. Ось приклад шкальованих больових відчуттів: 0 – болю немає, 1 – давяча, 2 – садняча, 3 – гризуча, 4 – розпираюча, 5 – ламаюча, 6 – стягуюча, 7 – стискаюча, 8 – сковуюча, 9 – скребуча, 10 , 11 – дряпаюча, 12 – стригуча, 13 – тягнуча, 14 – смикає, 15 – ниюча, 16 – пульсуюча, 17 – свердлувальна, 18 – буряча, 19 – колюча, 20 – поколююча, 22 – 2 2 – роздираюча, 24 – розривна, 25 – ріжуча, 26 – рубаюча, 27 – хльопляча, 28 – пиляча, 29 – щипляча, 30 – кусаюча, 31 – стріляюча, 32 – обпікаюча, 33 – пекуча 3 , 36 – приступообразная, 37 – поверхнева, 38 – глибинна, 39 – хвилеподібна, 40 – б'юча, 41 – монотонна, 42 – тупа, 43 – викручує, 44 – немеющая, 45 – стигла, 46 – свербляча.

Погодьтеся, дана шкала знаходиться на стику медицини та літератури, тому наведені визначення можуть бути письменникам на замітку. Ще більш цікаві дескриптори, що відбивають емоційне ставлення до болю: 0 – болю немає, 1 – байдужий, 2 – несуттєвий, 3 – неспокійний, 4 – відволікаючий, 5 – заважаючий, 6 – турбуючий, 7 – дратівливий, 8 – набридлий, 8 – набридлий; докучлива, 10 – пригнічує, 11 – остогидла, 12 – тяжка, 13 – лякаюча, 14 – мукаюча, 15 – терзаюча, 16 – вимотуюча, 17 – вивідна, 18 – жахлива, 19 – болісна 2, 2 22 - страшна, 23 - моторошна, 24 - тяжка, 25 - невизначений страх.

Вимірювання болю – алгезиметрія (Греч.algesisвідчуття болю+metrooвимірювати, визначати). Розрізняють такі види алгезиметрії :

експериментальна

1. суб'єктивна

   1. на больовому порозі

      за інтересами болю

      з порога болестійкості

об'єктивна

клінічна

багатовимірна

У експериментальної алгезиметріївикористовуються як суб'єктивні, і об'єктивні тести. Біль можна викликати тепловими, електричними, механічними або хімічними стимулами. Експериментальна алгезиметрія - область досліджень, що швидко розширюється, здатна дати фундаментальну інформацію про природу болю.

Суб'єктивна алгезиметрія.Для експериментального вивчення співвідношень між шкідливим стимулом і болем улюдей застосовні класичні психофізичні методи.

У суб'єктивноїалгезиметрії вимірюють:

больовий поріг,тобто. найменшу інтенсивність стимулу, що викликає відчуття болю;

інтенсивність болю,що виражається словесно або яким-небудь іншим сигналом;

поріг болестійкості- Інтенсивність стимуляції, коли він випробуваний просить її припинити.

Об'єктивна алгезиметрія.Стосовно людини об'єктивна алгезиметрія полягає головним чином у вимірі рухових і вегетативних реакційбіль і записи викликаних потенціалів кори мозку (термін «об'єктивна» просто означає, що вимірюються змінні, реєстровані спостерігачем, а чи не «суб'єктивні» відповіді випробуваного).

Часто одночасно застосовують кілька методів (наприклад, запис викликаних потенціалів при стеженні за діаметром зіниці як за показником симпатичного тонусу), причому суб'єктивні тести можуть поєднуватися з об'єктивними (багатомірна алгезиметрія).

Клінічна алгезиметрія.Один із підходів клінічної алгезиметрії заснований на застосуванні методів відносних оцінок (суб'єктивних);

Ннаприклад, хворого просять у різний часвідбивати свої хворобливі відчуттяна простій аналоговій шкалі - від відсутності болю до її нестерпності.

Інакше йому пропонують списки питань типу широко застосовуваної «Больовий анкети Магила» (McGill).

Нарешті, клінічний біль може бути співвіднесений за інтенсивністю з експериментальною. Наприклад, при визначенні коефіцієнта турнікетного болюхворий порівнює свої відчуття з експериментально викликаним (накладенням джгута) ішемічним м'язовим болем.

Адаптація до болю

Крім інтенсивності больового відчуття, з клінічної точки зору важливо, чи адаптується до нього людина. Суб'єктивний досвід начебто вказує на відсутність адаптації(головна та зубний більможуть тривати годинами). Коли біль від тривалої дії гарячого вимірюють експериментально(Рис. 10.3), адаптації до неї також не виявляють. Больовий поріг з часом навіть трохи знижується, і це показує, що тривала температурна стимуляція викликає сенситизаціюноцицепторів у зоні впливу. (З іншого боку, у повсякденному житті зазвичай спостерігається звиканнядо багаторазових ноцицептивних стимулів.)

Теорії болю

Специфіки болю

Патернові (pattern theory)

1. інтенсивності

   розподілу

Воротного контролю (спінальної переробки ноцицептивної інформації).

Наука

Як далеко можуть зайти люди заради знань? У 1940 році група лікарів з Корнельського університету вирішила створити пристрій для вимірювання інтенсивності болю. Використовуючи в якості одиниці виміру "дол", лікарі розробили кількісну шкалу з 21 пункту, а як вони це робили, стало надалі предметом наукових суперечок.

У вищезгаданому році, дослідники завдавали біль суб'єктам експерименту, шляхом теплової дії на лоб протягом трьох секунд. У першому дослідженні взяли участь лише 4 людини, але кожен із учасників пройшов через 100 експериментів із заподіянням болю, тоді як інтенсивність болю поступово збільшувалася, з підвищенням температури у кожному експерименті. Група мала шляхетну мету – створити об'єктивну шкалу вимірювання людського болю. Вони створили одиницю виміру – дол від латинського слова dolor, що означає біль.

Біль, як двічі два чотири

Джеймс Д. Харді (James D. Hardy) та його колеги вдосконалили шкалу до 21 серії інтервалів, при яких один дол був розділений на два "мають підставу помітних змін у відчутті болю". Переглянувши тисячі вимірів, вони створили шкалу від 0 до 10,5 дол. При 8 долах, пристрій залишало на лобі учасника опік другого ступеня.

Під час експерименту, вчені також дійшли арифметичного висновку, який буде дуже складно зрозуміти простому розуму. Так вони вирішили, що 8 дол болю прирівнюються до двох дослідів по 2 дол. Ці висновки зробили з даних, отриманих у 70 студентів медиків, які проводили експерименти на собі. До того ж дослідники чомусь вирішили, що втома від 30 годин неспання під час експериментів ніяк не позначилася на вимірюваннях інтенсивності болю.

Біль під час пологів

1948 року, д-р Харді піддав 13 народжують жінок болю, викликаного впливом високих температур, між сутичкамивизначити інтенсивність болю під час пологів.

Помітивши руку кожної жінки в чотирьох місцях, дослідники застосували множинні гарячі імпульси відразу після того, як жінка зазнала сутички. Вчені досягли свого роду успіху у своїх експериментах. Так, у однієї з жінок була зафіксована сутичка силою в 10,5 дол через теплову дію, що є максимальним показником за шкалою болю. Таким чином вдалося визначити інтенсивність болю під час пологів - болю, який може відповідати або перевищити больовий поріг людини.

Виходячи з даних, вчені кількісно визначили больовий досвід під час різних стадійпологів. При цьому перша стадія пологів відповідала 2 долам, а максимум 10,5 дол досягала під час активної стадії пологів, яка зменшувалася до 3 дол через дві години після пологів.

Через нездатність пацієнтів відрізняти інтенсивність болю від типу болю, проблемами із суб'єктивним сприйняттям болю, ця система долів так і не стала застосовуватись. Лікарі та медсестри продовжують використовувати інші менш аналітичні шкали вимірювання болю. Однак самі дослідження, які на щастя навряд чи будуть проводити сучасному світі, досі шокують науковий світ

Аналіз активності мозку під час болючих відчуттів допоможе створити прилад для об'єктивної оцінки сили болю.

Для вимірювання температури є термометр, але щоб відповісти на запитання «як сильно болить?», лікарям досі доводиться покладатися на суб'єктивні оцінки пацієнтів: «дуже», «не дуже» тощо. немовля, то в нього не запитаєш, де і як болить (не кажучи вже про те, коли людина взагалі непритомна).

Больові відчуття, як і будь-які інші, впливають на активність мозку, яку можна побачити за допомогою томографа. Зрозуміло, дослідникам не могла не спасти на думку використовувати один з різноманітних томографічних методів, щоб створити об'єктивний болевимірювач. Однак мозок – система складна, він одночасно переробляє дуже багато інформації, що відноситься до поточних відчуттів, до пам'яті тощо. першочергове завданнятут було знайти саме ті зміни в його активності, які відповідають больовим відчуттям.

Одну зі спроб такого роду зробили кілька років тому нейрофізіологи зі Стенфорда: вони використовували алгоритм, який дозволяє передбачити характер відчуттів, нічого не знаючи, що їх викликало. За допомогою такого сліпого способу раніше оцінювали зорову активність, а також роботу мозку при виконанні якогось завдання. Виявилося, що так само можна з 80-відсотковою точністю відрізнити біль від неболю. Правда, відразу виникли питання: чи спрацює цей метод на будь-якому вигляді болю, як на нього впливають емоції людини, і т.д.

З іншого боку, в мозку є області, які по-особливому реагують на болючі відчуття - таламус, соматосенсорна кора і передня поясна кора. Можливо, не треба брати всю мозкову активність, а зосередитися лише на таких зонах? Згодом, щоправда, виявилося, що вони реагують не лише на реальний біль, але й думки про неї і навіть на соціальні конфлікти. Проте два роки тому дослідники з Університету Колорадо в Боулдері опублікували статтю, в якій запевняли, що їм вдалося відокремити соціальний біль від фізичного. Більше того, їм навіть вдалося з дуже високою точністю визначити момент переходу між просто сильним відчуттям(Коли людина тримала в руці помірно гарячу чашку) і больовим (коли чашка ставала дуже гарячою).

У новій статті, опублікованій в Nature Neuroscience, нейробіологи з Оксфорда обговорюють ще одну зону мозку, яка могла б стати хорошим болевимірювачем - верхню тім'яну частину острівцевої частки кори. В експерименті Айрін Трейсі ( Irene Tracey) та її колег брали участь 17 добровольців, яким на шкіру ноги наносили крем з речовиною капсаїцином, що міститься в пекучому перці. Капсаїцин спалив ногу, одночасно дослідники спостерігали за активністю мозку. Коли біль вщухав, до цього місця на шкірі прикладали ємність гарячою водою, щоб "оновити" відчуття Потім, через кілька хвилин, гарячу водузмінювали холодною, щоб заспокоїти біль. Загалом весь експеримент тривав кілька годин. При скануванні мозку використовували метод, що дозволяє оцінити його активність протягом досить тривалого часу – так можна було порівняти зміни у болючих відчуттях і зіставити їх з тим, як їх описували самі учасники експерименту.

Автори роботи роблять висновок, що лише верхня тім'яна частина острівцевої частки може бути адекватним індикатором болю – завдяки тому, що досвід тривав досить довго, можна було перевірити, наскільки активність мозковий зонизалежить від якихось швидкоплинних переживань.

Про острівцеву частку давно було відомо, що вона має відношення до болючих відчуттів, проте треба було переконатися, що ми можемо довіряти її показанням. Зрозуміло, ще належить з'ясувати, як вона відчуває інший біль, особливо той, що походить від внутрішніх органів. Оцінювати активність якоїсь однієї зони мозку простіше, ніж кількох чи взагалі всього мозку. Хоча, можливо, зрештою болевимірювач виявиться якимось алгоритмом, за допомогою якого можна буде обробляти показання кількох мозкових ділянок, з найбільшою специфічністю, що реагують на фізичний біль.