Gate Control Theory einfach erklärt - Was ist bzw. beschreibt die Gate-Control-Theorie

Einfach erklärt: Was beschreibt die Gate Control Theory? In diesem Artikel lernst du die Hintergründe und Überlegungen der Gate Control Theory näher kennen. Anhand dieser Theorie lässt sich erklären, wie Massagen, manuelle Behandlungstechniken und Flossing beispielsweise zu einer schnellen Linderung der Beschwerden führen.

Einleitung

Die „Gate Control Theory“ (kurz: „Gate-Theory“, „GCT“ oder „Kontrollschrankentheorie") stellt ein Erklärungsmodell  dar, unter welchen Bedingungen Schmerzsignale zum Gehirn weitergeleitet und unter welchen diese blockiert werden. In der Gate Control Theory werden mehrere Mechanismen beschrieben, die die Schmerzweiterleitung im Rückenmark hemmen.

Diese Mechanismen wirken ähnlich wie ein Türsteher und kontrollieren das „Tor“ (engl. gate) zum zentralen Nervensystem. Je nachdem, ob dieses geöffnet oder geschlossen ist bzw. wird, wird eine Stimulation als schmerzhaft oder eben nicht-schmerzhaft empfunden.

Theorie

Die beiden Pioniere der Schmerzforschung, Ronald Melzack (Fachbereich Psychologie) und Patrick D. Wall (Fachbereich Neuro - Wissenschaft), haben die „Gate-Control-Theorie“ bereits im Jahr 1965 entwickelt. Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bestimmte Mechanismen die Schmerzweiterleitung zum Gehirn blockieren können.

Obwohl dem Körper ein Schmerz zugefügt wird, erreicht das durch diese Stimulation ausgelöste Signal nicht das Gehirn, wodurch der Sinneseindruck Schmerz nicht entstehen und kein Schmerz wahrgenommen werden kann.

Die „Schmerztore“

Die wissenschaftliche Erklärung hierfür lautet der Gate Control Theorie gemäß folgendermaßen: 

Ob aktuelle Schmerzreize blockiert oder durchgelassen werden, bestimmen vom Gehirn absteigende Signale, durch welche speziell im Rückenmark neuronale Schaltkreise aktiviert werden können, um ankommende Schmerzsignale (nozizeptiver Input) zu blockieren oder in ihrer Stärke zu beeinflussen. Neuronale Mechanismen im Hinterhorn des Rückenmarks arbeiten demzufolge als „Tore“, wo der periphere nozizeptive Input zum Zentralnervensystem gesteuert, d.h. entweder verstärkt oder abgeschwächt wird. 

Nozizeptiver Input wird der Theorie zufolge erst der modulierenden Beeinflussung durch das „Tor“ ausgesetzt, bevor er zur Schmerzwahrnehmung und der anschließenden Reaktion führt. Die Modulation der sensorischen Übertragung wird in Abhängigkeit von der durch die jeweilige Stimulation beeinflussten relativen Aktivität dicker und dünner Nervenfasern sowie durch vom Gehirn herabsteigende zentrale Einflüsse gesehen.

Nozizeptive Reize (=Schmerzreize) werden im Bereich des Rückenmarks durch verschiedene Mechanismen moduliert. Diese Modulationen können zur Verstärkung, Abschwächung oder kompletten Hemmung der nozizeptiven Reize führen. So kann es passieren, dass trotz des Auftretens eines nozizeptiven Reizes in der Peripherie dieser nicht als Schmerz wahrgenommen wird - weil seine Weiterleitung im Bereich des Rückenmarks gehemmt wird. 

Dicke und dünne Nervenfasern

Bei einer Stimulation, die keine Schmerzen verursacht, z. B. durch Berührung und Reibung an der Haut, wird das Signal über die dicken Nervenfasern (auch als A-beta-Fasern bezeichnet) zum Rückenmark weitergeleitet. Diese Fasern sind mit einer Isolationsschicht, dem sogenannten Myelin, ummantelt. Dadurch können die Informationen über die Berührung (aber auch über Muskelspannung, Lage im Raum etc.) schnellstmöglich zum Gehirn weitergeleitet werden können. Durch die Stimulation dieser dicken Nervenfasern wird das „Tor“ geschlossen. Infolgedessen werden nozizeptive Reize aus demselben Areal nicht zum Gehirn weitergeleitet. 

Im Falle einer schmerzhaften Stimulation, wie das z.B. beim Verbrennen der Fall ist, erfolgt die Signalweiterleitung dagegen über die dünnen Nervenfasern (auch A-delta- und C-Fasern genannt). Diese Fasern sind u.a. für die Weiterleitung von Temperaturempfinden, aber auch nozizeptiven Signalen zuständig. Da sie nur eine sehr dünne bzw. keine Myelin-Schicht besitzen, erfolgt die Weiterleitung der Informationen hier deutlich langsamer als bei den dicken Nervenfasern. Durch die Stimulation der dünnen Nervenfasern wird allerdings das „Tor“ geöffnet. So kann das nozizeptive Signal zum Gehirn gelangen und dort als Schmerz wahrgenommen werden.

Schnelle Fasern mit dicker Myelinschicht schließen das "Tor" und hemmen die nozizeptive Weiterleitung.

Langsame Fasern mit dünner Myelinschicht öffnen das "Tor" und ermöglichen die nozizeptive Weiterleitung. 

Drei Verarbeitungsebenen

Die Theorie geht nun von einer zentralen Kontrollstelle aus, wo die Intensität überwacht wird: Übersteigt die Summe der Sinnesinformationen, die das „Schmerztor“ passieren, einen individuellen Grenzwert, so kommt es bei der jeweiligen Person zum Schmerzerleben - und den entsprechenden physischen und psychischen Reaktionen. 

Auf der zentralen Verarbeitungsebene gibt es der „Gate-Control-Theorie“ zufolge drei Schmerzkomponenten (Systeme der Reizrepräsentation): 

• das sensorisch-diskriminative (diskriminativ: reizauslösend)
• das motivierend-affektive (affektiv: emotional)
• das kognitiv-bewertende System 

Diese drei Systeme sollen die aus dem „Tor“ ankommenden nozizeptiven Reize verarbeiten, um Informationen über den Ort, das Ausmaß und die räumlich-zeitlichen Besonderheiten des nozizeptiven Reizes zu liefern. Außerdem werden motivationale Prozessen im Sinne von  Flucht- oder Angriffsverhalten sowie kognitive Mechanismen, z.B. Vergleiche mit früheren ähnlichen Schmerzerfahrungen angeregt. 

Alle drei Systeme können auf sich auf das motorische Verhalten (=Bewegungsverhalten) des Betroffenen auswirken und so das für den jeweiligen Patienten Schmerz-spezifische Verhalten auslösen. 

Als Beispiel kann negativer emotionaler Reaktionen und Kontrollverlust vermehrt zu einer „Öffnung des Tores“ kommen, was auch das sehr unterschiedliche Schmerzempfinden von Patienten erklärt.

Erweiterung der Theorie

Der erweiterten „Gate-Control-Theorie“ zufolge werden als Schmerzantwort vom Körper auch Endorphine und Enzephaline freigesetzt. Hierbei handelt es sich um vom Körper selbst produzierte, schmerzlindernde Substanzen, die im Organismus die Wirkung von Opiaten haben. Auch diese vom Körper freigesetzten Wirkstoffe können das Öffnen oder Schließen des „Schmerztores“ beeinflussen.

Besonderheiten

Bei der „Gate-Control-Theorie“ wurden neben unterschiedlichen, bei der Entstehung, Wahrnehmung und auch Hemmung von Schmerz beteiligten Komponenten erstmals psychische Mechanismen mit einbezogen. Dies spiegelt sich insbesondere in den Beschreibungen des motivierend-affektiven und des kognitiv-bewertenden Systems bei den oben beschriebenen Verarbeitungsebenen wider.

Geschichte und Entstehung

Die „Gate-Control-Theorie“, die 1965 von Ronald Melzack und Patrick D. Wall veröffentlicht wurde und lange Zeit als eine der bedeutendsten Theorien über chronische Schmerzen galt, kann im Grunde als Zusammenfassung verschiedener bis dahin entwickelter Schmerztheorien betrachtet werden. Gemeint sind hier u.a. die Spezifitätstheorie aus dem 19. Jahrhundert (der zufolge es für die Schmerzempfindung eigenständige Rezeptoren gibt), die Affekttheorie von H.R. Marshall (der zufolge Schmerz eher Emotion als Sinneswahrnehmung ist) und der Interaktionstheorie von Noordenbos (der zufolge afferente markhaltige Fasern im Rückenmark die Aktivität von dünnen Fasern hemmen).

Der Gate-Control-Theorie liegen drei Theorien zugrunde:

• Für die Schmerzwahrnehmung gibt es spezielle Rezeptoren (sogenannte Nozizeptoren)
• Schmerzen sind eine Emotion (Schmerz wird vom Gehirn als Reaktion auf nozizeptive Informationen produziert)
• dicke schnelle Nervenfasern hemmen langsam dünne Nervenfasern (Tastimpulse könne beispielsweise nozizeptive Reize aus dem selben Areal hemmen) 

Auswirkungen der „Gate-Control-Theorie“

Schon sehr früh wurden Zweifel an den neurophysiologischen Kernannahmen der „Gate-Control –Theorie“ geäußert, da beispielsweise der Chronifizierungsprozess von Schmerzen, also der Übergang von vorübergehenden zu chronischen Schmerzen, nur bedingt durch die Theorie abgebildet werden kann. Nichtsdestotrotz hat sie im Bereich der psychologischen Schmerzforschung weitere wichtige Forschungsprojekte angeregt.

Anwendungsbeispiele

Akupunktur

Wenn man die „Gate-Control-Theorie“ auf die Akupunktur anwendet, so verursacht Akupunktur aus folgenden Gründen keine Schmerzen: 

Durch die Stimulation einer dicken für Bewegungs- und Lageinformationen zuständigen Nervenfaser kann mit einer Akupunkturnadel ein sogenanntes „Tor“ geschlossen werden.

Auf diese Weise wird der Körper gewissermaßen ausgetrickst, da er die schmerzhafte Stimulation als nicht-schmerzhaft erfährt. Dadurch, dass das inhibitorische Interneuron (hemmende Zwischenneuron) aktiviert wird, wird das Signal zur dünnen Nervenfaser, die zum Gehirn normalerweise die Sinneswahrnehmung „Schmerz“ weiterleiten würde, blockiert. 

Das Eindringen der Nadel in den Körper, normalerweise ein schmerzhaftes Ereignis, hindert das Gehirn aus diesen Gründen daran, die Akupunktur tatsächlich als schmerzhaft zu wahrzunehmen.

TENS (spezielle Form der elektromedizinischen Reizstromtherapie)

Durch die Stimulation von dicken Nervenfasern kann, wie bereits erläutert, das „Schmerztor“ geschlossen werden. So können beispielsweise die Wirkung von Massagen und manuellen Therapietechniken erklärt werden. 

Dies legt nahe, dass die Stimulation der Umgebung des schmerzenden Bereichs Schmerzsignale überlagert werden können. Kommt bei einer Schmerzbehandlung TENS zur Anwendung, werden die „Schmerztore“ durch gezielte Stimulation der dicken Nervenfasern geschlossen. 

Dies bedeutet besonders bei chronischen Schmerzen eine große Erleichterung für den Patienten. Man muss jedoch beachten, dass TENS nur (vorübergehend) die Schmerzempfindung, nicht aber deren Ursache bzw. die Schmerz-auslösenden Faktoren beseitigen kann.

Flossing

Beim Flossing wird der betroffene Gewebebereich mit einem speziellen elastischen Gummiband komprimiert. Das Band wird zirkulär angelegt und umschließt die Beschwerden großflächig. Dann wird die Extremität sowohl passiv als auch aktiv mobilisiert. 

Durch die Kombination aus starker Kompression und zusätzlicher Bewegung werden im Flossing-Gebiet viele Mechanorezeptoren gereizt - sowohl Rezeptoren für den Tastsinn als auch Rezeptoren für den Lagesinn. Diese Rezeptoren sind mit dicken schnell-leitenden Nervenfasern verbunden. Ihre starke Aktivierung sorgt dafür, dass das Tor im Rückenmark für das betroffene Areal geschlossen wird und nozizeptive Informationen nicht ans Gehirn weitergeleitet werden.

Flossing wirkt aufgrund der Gate-Control-Theory direkt schmerzlindernd und ermöglicht so eine endgradige Mobilisation bei myofaszialen Beschwerden.

Aktualität

Aufgrund der heutzutage möglichen Untersuchungsmöglichkeiten gelten vor allem die physiologischen Grundlagen der „Gate-Control-Theorie“ als widerlegt und die ihr zugrunde liegenden psychologischen Annahmen als nicht mehr ausreichend. Dies liegt insbesondere daran, dass zahlreiche neuere neurophysiologische Befunde nicht mit den Grundsätzen der „Gate-Control-Theorie“ übereinstimmen.

Als Metapher kann die „Gate-Control-Theorie“ allerdings im Gespräch zwischen Arzt und Patienten verwendet werden, um auf auch für Laien verständliche Weise darzustellen, wie persönliche Bewertungen und Emotionen modulierend auf den peripheren Schmerz einwirken können.