Mapping multidimensional pain experience onto electrophysiological responses to noxious laser heat stimuli

The file attached to this record is the author's final peer reviewed version. The Publisher's final version can be found by following the DOI link.The origin of the conscious experience of pain in the brain is a continuing enigma in neuroscience. To shed light on the brain representation of a multifaceted pain experience in humans, we combined multivariate analysis of subjective aspects of pain sensations with detailed, single-trial analysis of electrophysiological brain responses. Participants were asked to fully focus on any painful or non-painful sensations occurring in their left hand during an interval surrounding the onset of noxious laser heat stimuli, and to rate their sensations using a set of visual analogue scales. Statistical parametric mapping was used to compute a multivariate regression analysis of subjective responses and single-trial laser evoked potentials (LEPs) at subject and group levels. Standardized Low Resolution Electromagnetic Tomography method was used to reconstruct sources of LEPs. Factor analysis of subjective responses yielded five factors. Factor 1, representing pain, mapped firstly as a negative potential at the vertex and a positive potential at the fronto-temporal region during the 208–260 ms interval, and secondly as a strong negative potential in the right lateral frontal and prefrontal scalp regions during the 1292–1340 ms interval. Three other factors, labelled “anticipated pain”, “stimulus onset time”, and “body sensations”, represented non-specific aspects of the pain experience, and explained portions of LEPs in the latency range from 200 ms to 700 ms. The subjective space of pain during noxious laser stimulation is represented by one large factor featuring pain intensity, and by other factors accounting for non-specific parts of the sensory experience. Pain is encoded in two separate latency components with different scalp and brain representations

The 'where' and the 'when' of the BOLD response to pain in the insular cortex. Discussion on amplitudes and latencies.

International audienceThe operculo-insular cortex has been recently pointed out to be the main area of the pain matrix to be involved in the integration of pain intensity. This fMRI study specified the pattern of response to laser stimuli by focusing on this cortical area, by optimizing the temporal sampling and by investigating pain-related differences in the amplitudes and latencies of the BOLD responses. Canonical and temporal derivative hemodynamic response function (HRF) and finite impulse response (FIR) modeling provided consistent results. Amplitude of BOLD response discriminated painful from non-painful conditions in posterior and mid-insular cortices, bilaterally. Pain conditions were characterized by a shortened latency (as compared to non-painful conditions) in the anterior insula. In the functional organization of the insula, these results suggest a double dissociation that can be summarized as the 'where' and the 'when' of the BOLD response to pain. These results suggest that differences in the amplitude of the BOLD activity in the posterior and in the mid-insular cortices as well as shortened latency of the response in the anterior insula deal with discriminative processes related to painful conditions

fMRI exploration of the cerebral mechanisms of the perception of pain in others via facial expression

La douleur ressentie entraine des réactions de différents ordres : physique, neurologique, comportemental. L’expression de la douleur sur un visage constitue une de ces réactions, d’ordre comportemental. Cette expression faciale intègre les éléments caractérisant la douleur ressentie et il est possible de l’analyser en tant qu’observateur extérieur. Les travaux d’imagerie cérébrale étudiant la réaction du cerveau à la perception d’une douleur chez autrui ont mis en lumière un chevauchement entre les régions du cerveau réagissant à une douleur personnellement ressentie et celles réagissant à l’observation d’une expression de douleur chez les autres. Dans la première étude présentée ici, la réaction du cerveau à l’expression de la douleur chez autrui a été analysée en établissant dans quelle mesure l’intensité plus ou moins forte de la douleur exprimée pouvait moduler cette réaction. Les résultats de cette étude indiquent que la perception de la douleur chez autrui ne concerne pas seulement certaines régions du cerveau réagissant à la douleur personnellement ressentie mais aussi des régions habituellement impliquées dans le système des neurones miroirs (MNS; « human mirror neuron system ») ainsi que dans des régions associées à la Théorie de l’esprit (‘Theory of Mind’, ToM; ou « mentalizing »). En outre, ce travail montre que l’implication relative de ces différentes régions varie selon que la personne évalue la signification affective de l’expression – la magnitude de la douleur – ou qu’elle discrimine les composantes motrices de l’expression – les mouvements faciaux. Une deuxième étude a donc été réalisée, s’appuyant sur un paradigme combinant l’observation et l’exécution pour vérifier et confirmer la « réponse miroir » observée dans la première étude et pour examiner plus en détail les différences apparentes entre la résonance émotionnelle et la résonance motrice. En confirmation de la première étude, il a été établi que ce sont différentes régions du cerveau qui sont impliquées dans les réactions à l’expression de la douleur selon qu’elles relèvent de la résonance émotionnelle ou de la résonance motrice. En somme, ces résultats montrent que la perception de la douleur chez autrui est un processus complexe qui met en jeu un chevauchement entre les régions réagissant à une douleur personnellement ressentie et à une douleur constatée chez autrui, ainsi que les phénomènes de résonance motrice (« mirroring ») et de « mentalizing », processus plus généraux de la cognition sociale.The pain experience provokes several responses – physical, neural, behavioral. The facial expression of pain is one such behavioral response: it encodes the subjective experience of pain and, as observers, we can decode it. Neuroimaging studies looking at the brain response to the perception of pain in others have identified overlap between brain areas active for the experience of self-pain, and those active during the observation of pain in others. In the first study described below, the brain response to pain in others was investigated using a paradigm that investigated how the intensity of the perceived pain modulated the brain response. The results of this work indicate that the perception of pain in others involves not only certain brain regions involved in self-pain, but also regions previously implicated in the human mirror neuron system (MNS), as well as areas underlying Theory of Mind (i.e. mentalizing). Further, the relative contribution of these areas depended on whether the subject is evaluating the affective meaning of the expression – the pain magnitude – or if they are discriminating the motor components of the expression – the facial movements. A second study was thus designed, using a combined observation and execution paradigm, to confirm the mirroring response observed in the first study, as well as to further explore the hypothesized difference between emotional and motor mirroring. Similarly to the first study, it was found that different brain regions are responsible for mirroring for emotional, versus motor, content of the observed pain expressions. Taken together, these results reveal the perception of pain in others to be a complex process that involves overlap between self and other affective pain areas, as well as mirroring and mentalizing – more general processes of social cognition

The ACC is a critical hub for neuropathic pain- induced depression

Besides chronic stress, chronic pain is one of the prevalent determinants for depression. Indeed, around 50% of chronic pain patients develop mood disorders. Alterations in brain regions implicated in pain processing may also be involved in affective processing, thus potentially be responsible of mood disorders. However, the underlying mechanisms of this comorbidity are not yet elucidated. Here, we studied the role of the anterior cingulate cortex (ACC) in the somatosensory, aversive and anxiodepressive consequences of neuropathic pain. We showed that a permanent lesion or temporal inhibition of ACC pyramidal neurons blocked the development or suppressed the expression of an anxiodepressive phenotype in neuropathic mice. In addition, anxiodepressive-like behavior coincided with ACC hyperactivity. In conclusion we show that the ACC is a critical hub for neuropathic pain-induced depression

Distorsión del esquema corporal en el Síndrome de Fibromialgia: rehabilitación de la agudeza táctil e implicaciones sobre la percepción del dolor

278 p.El esquema corporal, en relación a la representación corporal plástica y dinámica que deriva de las percepciones sensoriales, está distorsionado en algunas patologías que cursan con dolor crónico. Actualmente el modelo de distorsión de la somatotopía sensorio-motora se relaciona con la fisiopatología del dolor crónico y es susceptible de ser modificable mediante neurorrehabilitación. Aunque existan indicios de que la cronificación del dolor en el síndrome de fibromialgia (SFM) pueda responder a los mismos principios básicos se desconoce el estado del esquema corporal en sujetos con SFM y si es modulable mediante intervención.Primero se han evaluado en una muestra de pacientes con SFM, y contrastado con una muestra control, variables relacionadas con el esquema corporal. Para ello, a nivel experimental se han inducido dos procedimientos de ilusión perceptiva: (i) ilusión de la mano de goma que induce la percepción de que una mano falsa es reconocida como propia e (ii) ilusión del espejo que genera incongruencia sensorio-motora. Los resultados demuestran distorsión del esquema corporal en el SFM caracterizada por inestabilidad de la representación corporal y mayor susceptibilidad a experimentar sensaciones somatosensoriales anómalas. Además, se acompaña de una percepción sesgada sobre la propia imagen corporal junto con mayor una sensibilidad o atención hacia la percepción interoceptiva.Por último, partiendo de la hipótesis de que los trastornos de la agudeza táctil se encuentran directamente relacionados con cambios en la reorganización cortical somatosensorial, y que su intervención puede ayudar a corregir la distorsión del esquema corporal y disminuir la percepción de dolor, se ha probado la efectividad de una intervención basada en la rehabilitación de la agudeza táctil en un grupo de pacientes afectados de SFM. La mejora de la agudeza táctil registrada puede atribuirse a una reorganización de la corteza somatosensorial. Además, sugerimos que la modulación mutua entre el incremento de la agudeza exteroceptiva junto con la disminución de la sensibilidad interoceptiva, contribuye en la disminución de la percepción del dolor y del impacto de la patología

PERSPECTIVA PSICOSOCIAL DE LOS DERECHOS HUMANOS

Hoy en día es imprescindible abordar el problema de los derechos desde una perspectiva holística que integre la posición que el individuo ocupa en la sociedad y el impacto de los hechos sociales sobre su persona. Esta perspectiva va por lo tanto más allá del enfoque clásico de las violaciones a los derechos civiles y políticos de los ciudadanos sino, también incluye sus derechos económicos, sociales y culturales. Cualquier enfoque de tipo holístico debe entender al ser humano en su ambiente, social, cultural, natural y en función a todas las estructuras existentes, por más sutiles que sean o invisibles que parezcan. Precisamente este libro permite apreciar la dimensión amplia y compleja del ser en sociedad y las interacciones que de ambas partes se generan y las ramificaciones que producen. No es un ejercicio fácil y los editores de este volumen han logrado un salto cuántico al poder congregar en un solo espacio miradas que en otras circunstancias podrían haber sido opuestas y hasta contrarias a nuestra comprensión de problemas que, en efecto, tienen raíces comunes. El libro está dividido en 5 secciones, El espíritu de los tiempos actuales y los Derechos Humanos, Construcción ciudadana y ejercicio de los Derechos Humanos, Violaciones a Derechos Humanos, victimizaciones y su atención, Ejercicio de los Derechos Humanos y situaciones disruptivas y Defensa y defensores de Derechos Humanos.Manuel Gutiérrez Romero Jessica Ruiz Magañ

Mécanismes cérébraux de la régulation de la douleur : perception de la douleur et hypoalgésie induite psychologiquement

Objectif : Cette thèse a pour but de préciser les mécanismes neuropsychologiques de la douleur, de la régulation endogène de la douleur et de l'hypoalgésie induite psychologiquement (HIP) par la synthèse de près de trente ans de recherche imagerie cérébrale fonctionnelle. Méthodologie : Étant donné l'abondance des études sur le sujet et le manque d'intégration de leurs résultats, la technique de métaanalyse quantitative basée sur les coordonnées d'activation cérébrale fut privilégiée dans cette thèse, telle qu’implémentée dans l'algorithme ALE (Activation Likelyhood Estimate). Une force supplémentaire de cette thèse repose sur la rigueur du processus de sélection des articles. En effet, les études incluses dans les métaanalyses devaient satisfaire des critères stricts d'inclusion, ceci dans le but de favoriser la précision et la validité des conclusions subséquentes. Étude 1 : Le premier article visait à identifier les aires cérébrales impliquées dans la réduction de la douleur par des méthodes psychologiques d'interventions. Les articles retenus portent sur une variété de méthodes d'intervention, telles que le placebo, l'hypnose, la méditation, la perception de contrôle sur la stimulation douloureuse et l'induction d'émotions. Les résultats indiquent que l'HIP implique un vaste réseau d'activation qui comprend le cortex cingulaire antérieur, l'insula antérieure, les zones orbitofrontale et préfrontale latérale, ainsi que les régions pariétale, temporale et souscorticales. Ces activations reflèteraient l'implication des mécanismes neuropsychologiques cognitifs et émotionnels sous-tendent les interventions psychologiques ciblées par ces études, incluant la conscience de soi et la motivation. De plus, les divergences de patron d'activation entre les approches ont été explorées, notamment pour le placebo et la distraction. Étude 2 : Le deuxième article a identifié des patrons d'activations préférentiellement associés à la perception de la douleur, à l'HIP, ainsi que des activations communément associées à la douleur et l'HIP. Les résultats indiquent que 1) la perception de la douleur est associée à l'activation d'aires somatosensorielles et motrices, ce qui pourrait être le reflet de la préparation d'une action adaptative, 2) l'HIP est liée à l'engagement de régions préfrontales antéromédianes et orbitales, possiblement en lien avec des processus motivationnels et émotionnels, et 3) la douleur et l'HIP sont associés à l'activation d'aires préfrontales dorsolatérales, de l'insula antérieure et du cortex cingulaire moyen, ce qui pourrait refléter l'engagement spontané pendant la douleur de mécanismes endogènes de régulation descendante. Conclusion : Par ces études, cette thèse fait le point sur les mécanismes cérébraux impliqués différentiellement dans la perception de la douleur, dans sa régulation endogène et dans l'hypoalgésie induite psychologiquement.Objective: This thesis aims to clarify the neuropsychological mechanisms of pain, of the endogenous regulation of pain and of psychologically induced hypoalgesia (PIH), through the synthesis of almost thirty years of functional brain imaging research. Methodology: Given the abundance of studies in this domain and the lack of integration of their results, we used the quantitative meta-analysis technique based on brain activation using the ALE (Activation likelihood Estimate) statistic. The strength of this thesis lies in the globalized perspective of the litterature, and in the rigor of the article selection process from which results were extracted. Indeed, the studies included in the meta-analyses needed to meet strict inclusion criteria in order to strengthen the accuracy and the validity of subsequent conclusions. Study 1: The first article is aimed at identifying brain areas involved in pain reduction through psychological methods of intervention. Chosen articles that covered a variety of approaches, such as placebo, hypnosis, meditation, perception of control over the stimulation, and induction of emotions. Analysis across these various studies indicated that PIH involves a broad network of activation that includes the anterior cingulate cortex, anterior insulae, orbital and lateral prefrontal and frontal areas, as well as parietal, temporal and subcortical regions. This activation network may reflect the involvement of diverse neuropsychological mechanisms in the various affective, self-awareness, cognitive and motivational processes underlying the psychological interventions targeted by these studies. In addition, we explored some specific patterns of brain activity related to placebo and distraction, in comparison to other approaches. We propose several hypotheses regarding the distinctive neuropsychological processes underlying these approaches. Study 2: The second article aimed at investigating patterns of brain activity preferentially associated with pain perception or with PIH. First we assessed patterns of increased and decreased activity during experimental pain in healthy volunteers. Second we determined the brain regions preferentially activated during pain perception or during PIH with subtraction analyses. Using a conjunction analysis, we also determined a set of brain regions possibly involved in regulatory processes activated spontaneously during acute of pain. Our results indicate that 1) somatosensory and motor areas are preferentially related to pain perception, which may reflect the preparation of a motor response, 2) dorsolateral prefrontal areas, anterior insula and the anterior midcingulate cortex were associated with both pain and PIH and may reflect the spontaneous activation of top-down regulation mechanisms during pain, and 3) antero-medial and orbital prefrontal regions were preferentially associated with PIH, which may indicate motivational and emotional processes associated with the engagement of an externally driven hypoalgesic procedure