Jos sotilas valittaa kipuja ja hän on saanut luodin osuman reiteensä, on selvää, mistä kipu johtuu. Kipu voi kuitenkin jatkua kroonisena pitkään sen jälkeenkin, kun haava on jo parantunut. Silloin on hyödyllisempää tutkia hänen aivojaan kuin reittään.
Yhdysvaltalaispsykologi Tor Wager etsiikin uutta entistä tehokkaampaa kivunhoitomenetelmää magneettikuvannuslaitteella koehenkilöiden aivoista. Tavoitteena on selvittää, missä ja miten kipuaistimus syntyy aivoissa.
Coloradon yliopistossa toimiva Wager on jo havainnut, että aivot käsittelevät kipua paljon moniulotteisemmin kuin tähän asti on uskottu.
Näin haavan kipu muuttuu hetki hetkeltä
Alle sekunnissa: pistävä kipu
Kun kudos vahingoittuu, kipuhermojen mekanoreseptorit aktivoituvat. Tällöin syntyy lyhytkestoinen hermoärsyke, joka tuottaa pistävän kivun ja kertoo kivun lähteen tarkan sijainnin.
Muutamassa minuutissa: polttava kipu
Vahingoittuneet solut erittävät maitohappoa ja happamia vetyioneja, jotka ärsyttävät C-hermosäikeiden päätteitä. Tällöin syntyy pitkäkestoinen ja epämääräinen polttava kivun tunne.
Muutamassa tunnissa: jomottava kipu
Immuunijärjestelmän solut käynnistävät tulehdusreaktion, joka nopeuttaa haavan paranemista. Niiden välittäjäaineet saavat kemoreseptorit tuottamaan pitkäkestoista jomottavaa kipua, jota on vaikea paikantaa.
Magneettikuvattuaan satojen kroonisista kivuista kärsivien koehenkilöiden aivot hän on tullut siihen tulokseen, että kivun tunteen syntyyn liittyy aivoissa kolme ”piiriä”, joissa kussakin vaikuttaa useita eri aivoalueita.
Näistä kipupiireistä vain yksi vastaanottaa kipuärsykkeitä suoraan hermoista. Kaksi muuta piiriä voimistaa tai vaimentaa kivun tunnetta sen mukaan, mikä ihmisen psyykkinen tila on.
Wagerin mukaan tämä havainto selittää muun muassa sen, miksi joillakin ihmisillä krooniset kivut voivat jatkua vuosia, vaikka niihin ei ole mitään fyysistä syytä.
Wager on osoittanut magneettikuvauksella muun muassa, että verikokeen ottaminen tuottaa aivoissa tavallista voimakkaamman kivun, jos ihminen ennakolta odottaa kokevansa kipua. Vastaavasti kipua voidaan ehkäistä poistamalla potilaiden synkkiä odotuksia.
Wagerin tavoitteena on entistä tehokkaampi kivunlievitys, jossa tarvitaan nykyistä vähemmän lääkkeitä.
Kipu on vaikea hoidettava
Kipu on ihmisen ja eläinten perustuntemuksia. Yleensä se yhdistetään isoihin ja pieniin tapaturmiin, joissa ihminen esimerkiksi viiltää veitsellä sormeensa, nyrjäyttää nilkkansa tai kopauttaa päänsä johonkin.
Tällaisissa tapauksissa kivun lähde on tavallisesti helppo paikantaa ja sillä on yksiselitteinen syy. Kipua esiintyy kuitenkin myös monien sairauksien yhteydessä, ja silloin sen suoranainen aiheuttaja voi olla vaikeasti määritettävissä.
Vuonna 2015 tehdyssä saksalaisessa tutkimuksessa todettiin, että jopa 60 prosenttia maailman väestöstä oli kokenut kipua tutkimusta edeltäneen kuukauden aikana. Vaikka kipu koskee kaikkia ihmisiä, sen hoito on vaikeaa eivätkä käytettävissä olevat lääkkeet auta läheskään aina.
Geenimuunnos tukahduttaa kivun ja pelon
Kun 65-vuotiaan skotlantilaisen Jo Cameronin lääkärit havaitsivat hänellä nivelrikon, he olivat ihmeissään. Cameron kertoi, että hänellä oli ollut pieniä ongelmia sormissa, mutta tutkimus osoitti, että
nivelrikko oli niin paha, että kaiken järjen mukaan hänellä olisi pitänyt olla valtavia tuskia. Cameron ei kuitenkaan tuntenut mitään. Hän ei myöskään tarvinnut kipulääkettä lonkkaleikkauksesta toipumiseen.
Cameronin tapaus oli niin kiinnostava, että hänet lähetettiin tutkittavaksi Lontoon University Collegeen. Siellä hän kertoi, että hän ei ollut tuntenut kipua silloinkaan, kun häneltä oli murtunut käsi tai jalka. Kun hän oli polttanut kätensä liedellä, hän huomasi sen vasta palavan lihan hajusta.
Selitykseksi osoittautui mutaatio kahdessa geenissä, jotka ohjaavat FAAH-entsyymien tuotantoa. Hiirikokeista tiedetään, että FAAH tuottaa aivoissa kannabista muistuttavia aineita, jotka muuttavat kipuärsykkeiden kulkua niin, että kivun tai pelon tunteita ei synny. Cameron ei ole ainoa kivuton ihminen, ja muidenkin geenien muutoksilla voi sama vaikutus.
Brittiläinen tutkija Andrew Moore Oxfordin yliopistosta julkaisi 2017 kartoituksen tavallisten kipulääkkeiden tehosta tehdyistä tutkimuksista.
Sen mukaan kaikkein tehokkain lääkeaine on ibuprofeeni, jota Suomessa myydään muun muassa kauppanimellä Burana. Silti sekin auttoi vain joka toista kipupotilasta.
Morfiinivalmisteiden tehokkuus oli paljon huonompi. Vain joka kahdeksas potilas sai niistä helpotusta kipuihinsa.
Kivun hoitamisen vaikeus johtuu siitä, että kivun kokemus ei riipu vain kivun fyysisestä voimakkuudesta.
Kipu vaikuttaa myös ihmisen mieleen. Se voi laukaista pelkotiloja, palauttaa mieleen epämiellyttäviä muistoja ja muuten vain pilata mielialan.
Kivun ja psyyken yhteys vaikuttaa myös toiseen suuntaan. Jos ihminen voi henkisesti pahoin, hän usein aistii lievätkin kivut tavallista herkemmin.
Toisaalta ihminen, joka esimerkiksi pakenee vaaraa, voi hyvin juosta paljain jaloin terävien kivien päällä tuntematta kipua.
Juuri tätä mielen ja kivu vuorovaikutusta Wager kollegoineen yrittää magneettikuvauksillaan selvittää.
Kivun kokemus on hyvin henkilökohtainen, ja tähän asti lääkäri on voinut vain kysyä potilaaltaan, miten paljon tähän sattuu. Wagerin tavoitteena on kehittää objektiivinen mittari, joka näkee aivoista, miten kovaa potilaan kipu on.
Kolme piiriä aivoissa määrää kivun asteen
Kun hermojen tuomat kipuärsykkeet saapuvat aivoihin, ensin aktivoituu piiri, joka rekisteröi ärsykkeiden voimakkuuden. Itse kivun tunteen voimakkuuden määrää kuitenkin kaksi muuta aluetta.
Aivot rekisteröivät hermoärsykkeen
Tämän alueen osien aktiivisuus riippuu suoraan elimistöstä tulevista hermoärsykkeistä. Alueen eri osien välinen viestiliikenne määrittää ärsykkeiden voimakkuuden ja paikantaa niiden lähteen elimistössä. Aiemmin luultiin, että koko kipuaistimus syntyy tällä alueella.
Mielikuvat voimistavat kipua
Tämä alue ei vastaanota ärsykkeitä kipuhermoista, eikä hermoärsykkeiden voimakkuus vaikuta sen aktiivisuuteen. Sen sijaan tämän alueen aktiivisuutta ohjaavat ihmisen odotukset ja ajatukset. Mitä aktiivisempi alue on, sitä voimakkaampi kivun aistimus on.
Hyvä mieli lievittää kipua
Tämäkään alue ei itse havainnoi hermoärsykkeitä eikä kipuaistimuksia, mutta se voi lievittää kipuja. Mitä aktiivisempaa aivotoiminta alueella on, sitä lievemmältä kipu tuntuu. Alue ktivoituu, kun ihminen on rentoutunut ja hyvällä tuulella. Silloin kivun tuottama aistimus heikkenee.
Nyt kipua voidaan mitata
Tor Wagerin tutkijaryhmä on jo päässyt jyvälle kivun mittaamisesta. Yhdessä kokeessa koehenkilöiden aivotoimintaa seurattiin samalla, kun heidän kyynärvarteensa painettiin lämmin elektrodi.
Niin kauan kuin elektrodin lämpötila oli alle 45 astetta, mitä normaalisti ei pidetä epämiellyttävän kuumana, aivotoiminnassa ei ollut mitään poikkeavaa.
Kun lämpötilaa nostettiin hivenen, toiminta kiihtyi niin sanotussa somatosensorisessa aivokuoressa ja talamuksessa, joiden tiedetään osallistuvan lämpötilan ja kosketuksen aistimiseen. Lisäksi aktivoituivat ACC-alue eli aivokuoren etummainen pihtipoimu ja aivosaareke, jotka säätelevät ihmisen tietoisuutta, tarkkaavaisuutta ja minäkäsitystä.
Magneettikuvista nähtiin paitsi se, tunsiko koehenkilö kipua, myös tuntemuksen voimakkuus. Tutkijat antoivat kivun aikaansaamalle aivotoiminnalle nimen neurologinen kipukuvio.
Kipu riippuu odotuksista
Sitä saa, mitä odottaa. Mitä kovempaan kipuun ihminen varautuu, sitä voimakkaammalta kipu tuntuu. Yhdysvaltalaispsykologi Tor Wager teki viime vuonna kokeen, jossa 61 koehenkilöä altistettiin 47–49 asteen lämpötilalle. Osalle koehenkilöistä kerrottiin etukäteen, että edessä oli kova kuumuus. Osalle taas sanottiin, että lämpötila oli alhainen.
Niillä, jotka odottivat kovaa kuumuutta, koettu kiputaso oli 40 prosenttia korkeampi kuin toisella ryhmällä. Aivokuvannus osoitti, että koehenkilöt todella kokivat lämpötilan kivuliaana.
Vuonna 2017 Wager kollegoineen tutki sen avulla fibromyalgiapotilaiden kipukokemuksia. Fibromyalgian perussyytä ei tunneta. Fibromyalgiapotilailla esiintyy etenkin lihaksissa, jänteissä ja nivelissä kipuja, joiden sijainti ja voimakkuus vaihtelevat selittämättömästi.
Myös potilaiden kipukynnys on muita alhaisempi. Vielä parikymmentä vuotta sitten fibromyalgiakipuja pidettiin yleisesti kuviteltuina.
Wager tutki koehenkilöiden kipukynnystä painelemalla heidän peukalonkynttään samalla, kun aivotoimintaa seurattiin magneettikuvauslaitteella. Koehenkilöistä 37:llä oli fibromyalgia ja 35 oli terveitä.
Peukalon painelukoe osoitti, että fibromyalgiapotilaiden neurologinen kipukuvio aktivoituu huomattavasti pienemmästä paineesta kuin terveiden koehenkilöiden.
Kun painetta lisättiin, kuvion aktiivisuus kasvoi fibromyalgiapotilailla kaksi kertaa niin suureksi kuin terveillä koehenkilöillä.
Kivun kärkiviisikko
Kivun aistimus on aina yksilöllinen, mutta yleensä kivuliaimpia kokemuksia ovat synnytys ja virtsatiekivet.
Synnytys
Kun lapsen pää painuu äidin synnytyskanavaan, se painaa lantion seudun niveliä ja häntäluuta, mistä aiheutuu kovia kipuja.
Virtsatiekivet
Munuaisaltaaseen, virtsajohtimiin tai virtsarakkoon voi muodostua kiinteitä kappaleita, jotka liikkuessaan aiheuttavat kovia kipuja. Kivet voivat olla halkaisijaltaan yli sentin.
Ampumahaava
Kivut syntyvät, kun luoti tunkeutuu ihon läpi kudokseen ja iskun aiheuttama paine repii lihaksia, verisuonia ja hermoja.
Vyöruusu
Vesirokkoviruksen aiheuttama paikallinen infektio, joka etenkin vanhoilla ihmisillä voi vahingoittaa hermoja.
Sirppisoluanemia
Sirppisoluanemia on perinnöllinen sairaus, joka aiheuttaa kipukohtauksia, kun sirpin muotoiset punasolut tukkivat pieniä verisuonia.
Ajatus lievittää kipua
Silloin kun kipu on niin kovaa, että sitä ei voi olla huomaamatta, syynä ovat ne kaksi Wagerin vuonna 2017 löytämää aivojen kipupiiriä, jotka eivät vastaanota kipuärsykkeitä vaan ohjaavat kivun ja psyyken yhteispeliä.
Toisin kuin aivojen se osa, joka on suoraan yhteydessä kipuhermoihin, näiden piirien aktiivisuus ei ole yhteydessä hermoärsykkeiden voimakkuuteen.
Näin erityyppiset kipulääkkeet vaikuttavat
Kupulääkkeet voivat katkaista kivun matkan aivoihion eri puolilla kehoa.
Esimerkiksi ibuprofeeni vaikuttaa suoraan kipua aiheuttavassa kohdassa, kun taas parasetamoli vaikuttaa aivoissa.
Ibuprofeeni vaikuttaa suoraan kivun lähteeseen
Ibuprofeenin kaltaiset kipulääkkeet lievittävät kipua estämällä vahingoittunutta kudosta aktivoimasta hermopäätteiden reseptoreja.
Asetyylisalisyylihappo estää suoraan hermopäätteitä aktivoivien aineiden synnyn. Ibuprofeeni estää tulehdustilan, joka aktivoi hermopäätteet.
Kortikosteroidit vaimentavat kipuviestin
Kun lisämunuaiskuoren tuottamia hormoneja eli kortikosteroideja ja vastaavia aineita ruiskutetaan hermoon, hermoärsyke vaimenee.
Lidokaiini estää sähköisen signaalin kulun hermossa, kun taas kortikosteroidit rentouttavat hermoa niin, että se ei tuota hermoärsykkeitä.
Ketamiini pysäyttää kipuviestin selkäytimessä
Selkäytimeen vaikuttavat aineet, kuten ketamiini, estävät kipuviestin siirtymisen hermoon, joka veisi sen selkäytimen kautta aivoihin.
Ketamiini estää hermosolujen välittäjäaineen toiminnan. Epiduraalipuudutuksessa selkäytimeen ruiskutettava lääke lähes lamauttaa hermosolut.
Parasetamoli turruttaa kivun aivoissa
Sekä parasetamoli että opioidit, kuten morfiini, vaikuttavat hermosolujen kykyyn välittää hermoärsykkeitä, mutta ne toimivat eri tavoin.
Parasetamoli muuttaa hermosolujen viestejä siirtävien välittäjäaineiden tasapainoa, kun taas morfiini toimii itse kuin välittäjäaine.
Näillä kahdella aivojen osalla on vastakkainen vaikutus kipuun. Toinen niistä vahvistaa kipuaistimusta riippumatta siitä, ovatko hermoärsykkeet voimakkaita vai heikkoja.
Sen perusteella, mitä aivojen näiden osien toiminnasta tiedetään, Wagerin mukaan tarkoituksena on ilmeisesti kohdistaa ihmisen huomio kipuun ja varmistaa, että ihminen toimii sen mukaisesti.
Toisen tehtävänä taas on vaimentaa kivun tunnetta. Wagerin mukaan tämä tapahtuu ohjaamalla tietoiset ajatukset pois siitä.
Todennäköisesti jo lähitulevaisuudessa magneettikuvannuslaitteesta tulee yleinen tutkimusväline kipupotilaiden hoidossa.
Esimerkiksi alussa mainitun ampumahaavan saaneen sotilaan tapauksessa luultavasti havaittaisiin, että aivojen niissä osissa, jotka vastaanottavat kipuhermojen ärsykkeitä, ei ole juuri toimintaa, eli itse haava ei enää aiheuta kipua.
Sen sijaan kipua ylläpitää toinen aivojen osa, jonka aktiivisuutta lisää pakkomielteinen kivun odotus.
Kolmannessa osassa aktiivisuus on todennäköisesti alhainen, koska aiempien kipujen takia potilaalla ei ole voimia nähdä ulospääsyä tilanteesta.
Kun lääkärit pääsevät näkemään, mitä potilaan aivoissa tapahtuu, kipua voidaan hoitaa nykyistä tehokkaammin.
Esimerkkisotilaan tapauksessa lääkärien ratkaisu olisi todennäköisesti, että hänen kipulääkkeiden annostustaan pienennettäisiin, koska varsinaiset fyysiset kivut ovat lieviä.
Kipulääkkeiden sijaan sotilas ohjattaisiin keskusteluterapiaan. Siellä pyrittäisiin aktivoimaan hänen aivojensa niitä osia, jotka ohjaavat ajatukset pois kivuista.