ベーグルを切っているときにナイフで手を切ったらどうなるでしょうか？大量の血に加えて、おそらくすぐに鋭い痛みを感じ、その後に長く続く鈍い痛みを感じるでしょう。最終的には両方の痛みが消えます。しかし、そもそも痛みとは何でしょうか？どのように感じますか？何が消えてしまうのでしょうか？この記事では、痛みの神経生物学、さまざまな種類の痛み、および痛みの治療や管理方法について検討します。
人々が医師の診察を受ける最も一般的な理由は痛みです。しかし、痛みは主観的な感覚であるため、定義するのは実際には困難です。国際疼痛学会は、これを「実際の組織損傷または潜在的な組織損傷に関連する、またはそのような損傷の観点から説明される不快な感覚的および感情的経験」と定義しています[出典：国際疼痛学会]。
明らかに、この定義はかなり曖昧です。ある医師は、痛みは患者の言う通りであるとさえ述べました。したがって、痛みは、ある種の刺激が損傷を引き起こしている、または損傷を引き起こす可能性があるという脳への警告感覚であり、おそらくそれに対して何らかの対処をする必要があるとだけ言っておきましょう。
痛みの知覚、または侵害受容（ラテン語で「傷つける」という意味）は、痛みを伴う刺激が刺激部位から中枢神経系に伝わるプロセスです。侵害受容プロセスにはいくつかのステップがあります。
- 刺激との接触— 刺激には、機械的 (圧迫、穿刺、切り傷) または化学的 (火傷) の場合があります。
- 受信–神経終末が刺激を感知します。
- 伝達— 神経は中枢神経系に信号を送ります。情報の中継には通常、中枢神経系内のいくつかのニューロンが関与します。
- 痛み中枢の受信– 脳は、さらなる処理と行動のための情報を受け取ります。
侵害受容では、通常の知覚 (軽い接触、圧力、温度など) とは異なる神経経路が使用されます。痛みのない刺激により、最初に発火するニューロンのグループは正常な体性受容体です。何かが痛みを引き起こすと、最初に侵害受容器が活動します。
次に、体の侵害受容経路を見てみましょう。
痛みの信号の受信
通常の感覚ニューロンと同様に、侵害受容器ニューロンは末梢感覚神経を移動します。彼らの細胞体は、脊椎のすぐ内側の末梢神経の後根神経節にあります。前述したように、侵害受容器は、接触や圧力を感知するニューロンのような特殊な神経終末ではなく、自由な神経終末を通じて痛みを感知します。ただし、正常な感覚ニューロンは有髄（絶縁）されており、速く伝導しますが、侵害受容器ニューロンは軽度または無髄であり、遅いです。侵害受容器は 3 つのクラスに分類できます。
- A δ 機械感受性受容体– 機械的刺激 (圧力、接触) に反応する、軽度に有髄化した、より速く伝導するニューロン
- A δ 機械熱受容体– 機械的刺激 (圧力、接触) と熱に反応する、軽度に有髄性の、より速く伝導するニューロン
- 多峰性侵害受容器(C 線維) — さまざまな刺激に反応する、無髄のゆっくりと伝導するニューロン。
あなたが手を切ったとしましょう。痛みの受容にはいくつかの要因が関与しています。
- 鋭利な物体からの機械的刺激
- 傷ついた細胞の内部からカリウムが放出される
- 炎症時にその領域に侵入する免疫細胞からのプロスタグランジン、ヒスタミン、ブラジキニン
- 近くの神経線維からのサブスタンス P
これらの物質は、侵害受容器ニューロンに活動電位を引き起こします。
手を切ったときに最初に感じるのは、受傷した瞬間の激しい痛みです。この痛みの信号は、A δ 型侵害受容器によって迅速に伝えられます。痛みの後には、よりゆっくりとした、長く続く鈍い痛みが続き、これは遅い C 線維によって伝わります。科学者は化学麻酔薬を使用して、1 種類のニューロンをブロックし、2 種類の痛みを分離することができます。
痛みの信号伝達
切られた手からの信号は後根を通って脊髄に伝わります。そこで、後角（蝶の形をした灰白質の上半分）内のニューロンにシナプスを形成します。それらは、侵入した脊髄セグメント内のニューロンと、侵入したセグメントの上下 1 ～ 2 つのセグメントのニューロンにシナプスを形成します。これらの複数のつながりは体の広い領域に関係しています。これが、痛み、特に内部の痛みの正確な位置を特定することが時々難しい理由を説明しています。
二次ニューロンは、脊髄視床路と呼ばれる脊髄の白質の領域を通って上向きに信号を送信します。このエリアは、すべての下部セグメントからの交通が脊髄を上っていくスーパーハイウェイのようなものです。脊髄視床路の信号は、延髄 (脳幹) を通って脊髄を上り、脳の中継中枢である視床のニューロンでシナプスを形成します。一部のニューロンは延髄の網様体でもシナプスを形成し、身体的行動を制御します。
次に、視床からの神経がその信号を脳の体性感覚皮質のさまざまな領域に中継します。脳には単一の痛み中枢はありません。
痛みの信号は体内の経路に沿って伝わります。次のページではそれらについて学びます。
顔には、三叉神経と呼ばれる独自の小さな脊髄系があります。体性感覚ニューロン (および顔と頭全体の痛みの受容体) は、三叉神経を通って中枢神経系に伝わります。それらは、髄質中央部の三叉核（ニューロンのグループ）でシナプスを形成し、延髄下部のニューロンでもシナプスを形成します。次に、これらのニューロンは、中脳内の三叉神経視床路を介して視床に信号を送信します。視床のニューロンは、体性感覚皮質と大脳辺縁系に信号を中継します。
痛みの経路
痛みの情報が脳に入力されると、それがどのように処理されるのかはよくわかりません。明らかに、一部の信号は運動皮質に送られ、その後脊髄を通って運動神経に送られます。これらの衝動は筋肉の収縮を引き起こし、痛みの原因となっているものの邪魔にならないように手を動かします。
しかし、いくつかの観察により、科学者は脳が痛みの知覚に影響を与える可能性があると考えるようになりました。
- 手の切り傷による痛みは、最終的には治まるか、より軽い痛みに減ります。
- 意識的に気を紛らわせれば、痛みについて考えなくなり、苦痛が軽減されます。
- 痛みを抑えるためにプラセボを投与された人は、痛みが止まったり、軽減したと報告することがよくあります。
これは、痛みに影響を与える神経経路が脳から下に存在する必要があることを示しています。
これらの下行経路は、体性感覚皮質(視床に中継) と視床下部に始まります。視床ニューロンは中脳に下降します。そこで、それらは延髄および脊髄の上行経路でシナプスを形成し、上行神経信号を阻害します。これにより、痛みが軽減されます（鎮痛）。この軽減の一部は、エンドルフィン、ダイノルフィン、エンケファリンと呼ばれる天然の鎮痛アヘン剤神経伝達物質の刺激によってもたらされます。
痛みの信号が延髄を通過するときに自律神経系の経路を刺激し、心拍数や血圧の上昇、呼吸の速さ、発汗を引き起こす可能性があります。これらの反応の程度は痛みの強さに依存し、さまざまな下行経路を通じて皮質の脳中枢によって抑制される可能性があります。
上行性疼痛経路は脊髄と延髄を通って伝わるため、神経障害性疼痛、つまり末梢神経、脊髄、または脳自体の損傷によって引き起こされることもあります。ただし、損傷の程度によっては、脳の下行経路の反応が制限される可能性があります。
下行経路の影響は、心因性の痛み（明らかな身体的原因のない痛みの知覚）の原因である可能性もあります。
思考、感情、および「回路」は、上行性および下行性の両方の痛み経路に影響を与える可能性があります。したがって、生理学的および心理的ないくつかの要因が痛みの知覚に影響を与える可能性があります。
- 年齢— 脳の回路は一般に年齢とともに変性するため、高齢者は痛みの閾値が低く、痛みに対処する際に問題が多くなります。
- 性別— 研究によると、女性は男性よりも痛みに対して敏感です。これは、性別に関連した遺伝形質やホルモンの変化が痛みの知覚システムを変える可能性があるためである可能性があります。心理社会的要因も作用している可能性がある。男性は痛みを表に出さない、報告しないことが求められている。
- 疲労— 睡眠不足によって体にストレスがかかると、痛みが増すことがよくあります。
- 記憶— 過去にどのように痛みを経験したかが、神経反応に影響を与える可能性があります (記憶は大脳辺縁系から来ます)。
医師と神経科学者は通常、痛みを次のように分類します。
- 急性の痛みは体の損傷によって引き起こされます。これは、脳によるアクションを必要とする潜在的な損傷について警告します。損傷はゆっくりと急速に進行する可能性があります。この症状は数分から 6 か月続くことがあり、怪我が治ると消えます。
- 慢性的な痛みは、外傷が治癒した後も長く続きます（場合によっては、外傷がない場合でも痛みが発生します）。慢性的な痛みは体が反応するよう警告するものではなく、通常は 6 か月以上続きます。
- がん（または悪性）の痛みは悪性腫瘍に関連しています。腫瘍は健康な組織に侵入し、神経や血管を圧迫して痛みを引き起こします。がんの痛みは、侵襲的な処置や治療に関連していることもあります。医師によっては、がん性疼痛を慢性疼痛と分類する人もいます。
痛みのゲート制御理論
なぜ思考や感情が痛みの知覚に影響を与えるのかを説明するために、ロナルド・メルザックとパトリック・ウォールは、脊髄後角内にゲート機構が存在することを提案しました。小さな神経線維(痛みの受容体) と大きな神経線維(「正常な」受容体) は、脊髄視床路を通って脳に向かう投射細胞(P) と後角内の抑制性介在ニューロン(I) 上でシナプスを形成します。
これらの接続間の相互作用によって、痛みを伴う刺激がいつ脳に伝わるかが決まります。
- 入力が入ってこない場合、抑制性ニューロンは投射ニューロンが脳に信号を送信するのを防ぎます（ゲートが閉じられます）。
- 通常の体性感覚入力は、より多くの太線維刺激がある場合（または太線維刺激のみ）に発生します。抑制性ニューロンと投射ニューロンの両方が刺激されますが、抑制性ニューロンは投射ニューロンが脳に信号を送信するのを妨げます（ゲートが閉じられています）。
- 侵害受容（痛みの受容）は、より多くの小繊維刺激がある場合、または小繊維刺激のみがある場合に起こります。これにより抑制ニューロンが不活性化され、投射ニューロンが脳に痛みを知らせる信号を送ります（ゲートが開いています）。
脳からの下行経路は、投影ニューロンを抑制し、痛みの知覚を減少させることによってゲートを閉じます。
この理論は痛みの知覚についてすべてを説明しているわけではありませんが、いくつかのことを説明しています。指を叩いた後に手をこすったり、振ったりすると、プロジェクターニューロンへの通常の体性感覚入力が刺激されます。これによりゲートが閉じられ、痛みの知覚が軽減されます。
先天性無痛症は、個人が痛みを感じることができない、まれな遺伝性疾患です。これは良いことのように聞こえるかもしれませんが、実際には生命を脅かす状態です。痛みは怪我に対する警告として機能するため、痛みを感じていない人でも、ほとんどの人がすぐに反応するであろう事柄によって重傷を負う可能性があります。たとえば、ロナルド・メルザックとパトリック・ウォールは、熱いラジエーターの上に登って膝に第3度の火傷を負った少女について説明しています。彼女に停止の合図はなかった。研究者らは、マウスの遺伝子を改変してこの状態を再現し、痛みの知覚に対する遺伝的寄与を研究しようとしている。
痛みの管理
医師はさまざまな方法で痛みを治療します。痛みの管理には、薬物療法、手術、代替処置（ 催眠術、鍼治療、マッサージ療法、バイオフィードバックなど）、またはこれらのアプローチの組み合わせが含まれます。
さまざまな種類の鎮痛剤が、痛み経路のさまざまな場所で作用します。薬の種類は、痛みの原因、不快感のレベル、起こり得る副作用によって異なります。
- アスピリン、アセトアミノフェン（タイレノール）、イブプロフェン（アドヴィル）、ナプロキセン（アレベ）などの非オピオイド鎮痛薬は、痛みの部位に作用します。損傷した組織は、局所の疼痛受容体を刺激する酵素を放出します。非オピオイド鎮痛薬は酵素を妨害し、炎症と痛みを軽減します。肝臓や腎臓に悪影響を及ぼす可能性があり、長期使用すると胃腸の不快感や出血を引き起こす可能性があります。
- オピオイド鎮痛薬は、天然のオピオイド受容体に結合することにより、中枢神経系のさまざまな部分のシナプス伝達に作用します。それらは、痛みの知覚の上行経路を阻害し、下行経路を活性化します。オピオイド鎮痛薬は、より高いレベルの鎮痛に使用されます。オピオイド鎮痛薬には、モルヒネ、メリピジン (デメロール)、プロポキシフェン (ダルボン)、フェンタニル、オキシコドン (オキシコンチン)、コデインなどが含まれます。これらは簡単に過剰摂取になり、依存症になる可能性があります。
- 補助鎮痛薬（鎮痛補助薬）は主に他の症状の治療に使用されますが、痛みを軽減することもあります。これらの化合物は、神経障害性疼痛（中枢神経系の損傷から生じる慢性疼痛）の治療に役立ちます。それらには次のものが含まれます。
- 抗てんかん薬は、中枢神経系のニューロンの膜興奮性と活動電位伝導を低下させます。三環系抗うつ薬は、中枢神経系におけるセロトニンおよびノルエピネフリンニューロンのシナプス伝達に影響を及ぼし、それによって疼痛調節経路に影響を与えます。麻酔薬は、神経細胞膜のナトリウムおよびカリウムチャネルを妨害することにより、活動電位の伝達をブロックします。例には、リドカイン、ノボカイン、ベンゾカインが含まれます。
手術
極端な場合には、外科医は、痛みの知覚に関連する脳の領域を変更することによって、または根茎切除術（末梢神経の一部を破壊する）または索切断術（脊髄の上行路を破壊する）を実行することによって、痛みの経路を切断しなければならない場合がある。これらの手術は通常、最後の手段です。
外科的介入は、痛みの原因を根絶することを目的とする場合があります。たとえば、多くの人が椎骨間の椎間板ヘルニアによる腰痛に苦しんでいます。炎症を起こした椎間板は神経を圧迫し、神経因性疼痛を引き起こす可能性があります。患者が薬に反応しない場合、外科医は椎間板の少なくとも一部を切除し、神経への圧力を軽減しようとすることがあります。
代替療法
これらのアプローチには薬や手術は含まれません。
- カイロプラクティックでは、関節を操作して神経の圧迫を軽減します。
- マッサージは血流を刺激し、筋肉のけいれんを和らげ、体性感覚情報を増加させます。これにより、ゲート制御理論 (前のページを参照) を通じて痛みを軽減できます。
- 温めて塗ると血流が増加し、冷たく塗ると痛みの原因となる炎症が軽減されます。
- 小さな電極で皮膚を刺激すると、痛みへの扉を閉じることができます。
- 鍼治療は神経細胞を刺激し、エンドルフィンを放出する可能性があります。刺激の増加により、痛みへの扉が閉ざされる可能性もあります。
- メンタルコントロール技術は、下行性神経経路を通じて痛みを制御し軽減する心と感情の能力に依存しています。これらには、リラクゼーションテクニック、 催眠術、バイオフィードバック、気晴らしテクニックなどが含まれます。
疼痛管理計画には、医師、患者、家族、その他の介護者の参加が必要です。他の治療と同様に、痛みの原因、痛みへの耐性、治療者の潜在的な利益とリスクを考慮する必要があります。
痛みについて詳しく知りたい方は、以下のリンクをご覧ください。
痛みの程度を測る絶対的な尺度はありません。最初に述べたように、痛みは主観的なものです。数値評価スケールでは、患者に自分の痛みの強さを 0 (まったく痛みがない) から 10 (想像を絶する痛み) までのスケールで判断するよう求めます。医師は子供に対して絵スケールを使用することがよくあります。絵スケールには、さまざまな程度の痛みの表情を示す顔が表示されます。医師は評価の際に患者の痛みの病歴も考慮します。
