När människor tar ett sockerpiller som de tror är smärtstillande kan det minska deras upplevelse av smärta.

Forskare har länge känt till detta fenomen, som kallas placeboeffekten. Men de biologiska mekanismerna bakom har förblivit ett mysterium. Nu har neuroforskare identifierat hjärnkretsar hos möss som kan förklara hur placebo kan lindra smärta.

I ett idag iNaturpublicerad studie 1, spårade forskare de aktiverade hjärnregionerna hos möss som var konditionerade att förvänta sig smärtlindring, analogt med erfarenheten som människor har när de ges ett piller utan aktiva ingredienser. De blev förvånade över att se aktivitet i lillhjärnan och hjärnstammen - områden i hjärnan som normalt förknippas med rörelse och koordination, inte smärta.

"Vi hade ingen verklig insikt om hur [placeboeffekten] händer och om det var ett verkligt fenomen", säger Clifford Woolf, neuroforskare vid Harvard University i Boston, Massachusetts. "Jag tror att det här hjälpte oss att identifiera att det faktiskt var ett verkligt fenomen."

Fynden kan i slutändan leda till nya sätt att behandla smärta, säger studiens medförfattare Grégory Scherrer, en neurobiolog vid University of North Carolina i Chapel Hill. "Vi skulle kunna ha en helt ny typ av drog."

Smärtlindrande sätt

Avbildningsstudier på människor har visat att smärtlindring från placebo är associerad med aktivitet i hjärnstammen och ett område i hjärnan som kallas den främre cingulate cortex.

För att undersöka detta ytterligare utvecklade Scherrer och hans team ett experiment för att skapa en placeboliknande förväntan på smärtlindring hos möss. Med hjälp av två kammare, en med ett behagligt varmt golv och en med ett smärtsamt varmt golv, konditionerade de djuren för att förvänta sig att smärtan skulle lindras när de går in i den kallare kammaren på det varma golvet.

Med hjälp av levande avbildningsverktyg identifierade teamet en grupp neuroner som var aktiva under placeboexperimentet. Dessa var belägna i pontinkärnan (Pn), ett område i hjärnstammen som förbinder hjärnbarken med lillhjärnan och som tidigare inte har förknippats med smärta.

För att ytterligare förstå rollen av dessa nervceller i smärtlindring, mätte författarna effekterna av att blockera deras aktivitet. När deras PN-neuroner hämmades, var möss som gick på det varma golvet snabbare att utföra smärtlindrande beteenden som att slicka sina tassar, stå och hoppa. Möss med aktiverade Pn-neuroner tog längre tid att slicka sina tassar "eftersom det inte är lika smärtsamt", säger Scherrer.

Efterföljande analyser av 4 932 neuronala celler i PN visade att 65% hade opioidreceptorer - samma som aktiveras av starka smärtstillande medel. Neuronerna med opioidreceptorer sträckte sig till tre områden i lillhjärnan som tidigare inte ansågs spela en roll för att förutse smärtlindring. Forskarna identifierade en grupp Purkinje-celler – huvudcellerna i lillhjärnan – som blev allt mer aktiva under placeboexperimentet.

"Det finns nästan säkert endogena opioider som deltar i detta", säger Woolf.

Nya mål

Forskningen kan öppna upp nya sätt att förstå hur befintliga smärtstillande medel fungerar och att upptäcka nya, mer effektiva.

Forskare kunde utforska hur man aktiverar de neurala kretsarna i hjärnstammen och lillhjärnan utan användning av placebo-piller. Framtida studier kan "finna ett sätt att göra aktivering av kroppens egna kontrollmekanismer som kan undertrycka upplevelsen av smärta mer tillförlitlig", säger Woolf.

Att förstå dessa hjärnkretsar kan också förklara varför vissa smärtterapier, såsom kognitiva beteendeterapier och transkraniell magnetisk stimulering, faktiskt fungerar.

"Hjärnan är en komplicerad höstack, och vi letar ofta efter en nål", säger Tom Wager, en neuroforskare som studerar placeboeffekten vid Dartmouth College i Hanover, New Hampshire. Denna studie "ger ett nytt mål som vi kan söka i mänskliga studier."

Frågor kvarstår om vad som exakt aktiverar placeboeffekten hos dem som upplever den. "Vad vi fortfarande inte vet är varför det förekommer hos vissa individer och inte andra, och varför det försvinner med tiden", säger Woolf.