Correlation of approach-avoidance behaviour and negative affect with cortical alpha oscillations in context of pain experience

Abstract

Kipu on epämiellyttävä sensorinen ja emotionaalinen kokemus, joka viestii usein kehoa uhkaavasta vaarasta. Samaan aikaan kipu on merkittävä haitta yksilön elämälle ja yhteiskunnalle. Neuraalisesti kipuärsyke kulkeutuu keskushermostossa alkaen kipureseptoreista jatkaen selkäytimen kautta aivojen sisempiin osiin ja sieltä aivokuorelle. Aivojen eri osat aktivoituvat riippuen kivun vaiheesta. Sen sijaan, varsinainen kokemus kivusta on aina yksilöllinen ja useat taustatekijät vaikuttavat siihen. Tämän pro gradu tutkielman tarkoituksena on selvittää, miten yksilölliset taipumukset ja erityisesti temperamenttipiirre negatiivinen affektiivisuus ja välttämis- ja lähestymiskäyttäytyminen korreloivat aivojen lepoaktiivisuuden kanssa ennen ja jälkeen kipukokemuksen. Tutkimukseen osallistui 18 naistutkittavaa (iän vaihteluväli: 18–42 vuotta) ja heidän kipukynnyksensä määritettiin ennen tutkimuksen varsinaista aloittamista. Aivojen sähköistä aktiivisuutta mitattiin magnetoenkefalografian (MEG) avulla. MEG mittauksen aikana kipu tuotettiin lyhyenä sähköisenä kipuärsykkeenä tutkittavien sormiin. Kipuärsykesarjoja ennen ja jälkeen mitattiin aivojen lepoaktiivisuutta ja sen muutosta alfarytmin taajuudessa. Kipuärsyke stimulaation lisäksi tutkittavat täyttivät temperamenttikyselyn (ATQ-SF) sekä välttämis- ja lähestymiskäyttäytymistä mittaavan kyselylomakkeen (BIS-BAS 20), joista poimimme tutkimukseemme negatiivisen affektiivisuuden sekä BIS-BAS taipumuskokonaisuuden. Kahden lepomittauksen välillä ei tapahtunut merkittävää muutosta alfarytmin taajuudessa. Sen sijaan alfa taajuus ennen kipukokemusta oli merkittävästi yhteydessä BAS palkintoherkkyyteen. Lisäksi negatiivinen affektiivisuus pelko alaluokan ja kipukokemuksen jälkeen mitatun alfa taajuuden väliltä löydettiin merkittävä yhteys. Tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että yksilölliset taipumukset ovat yhteydessä ihmisaivojen rytmiseen lepotilaan ennen kipukokemusta ja sen jälkeen.

Pain is an unpleasant sensory and emotional experience that often signals a danger to the human body. Concurrently pain is a significant disadvantage to an individual’s life and for society. Neurally, the pain stimulus travels in the central nervous system, starting from nociceptive receptors and continuing through the spinal cord to the limbic parts of the brain and from there to the cortex. Various regions of the brain are activated depending on the stage of the pain. Instead, the experience of pain is different for every individual and it is influenced by several background factors. The purpose of this master’s thesis is to investigate how individual tendencies, especially temperament trait negative affect and avoidance and approach behaviour correlate with resting activity of the brain before and after the pain experience. The study had 18 female subjects (age range: 18–42 years) and their pain thresholds were determined before the actual measurements. The electrical activity of the brain was measured by magnetoencephalography (MEG). During the MEG measurement, pain was produced by brief electrical pain stimulus on the fingers of the subjects. Before and after pain stimuli, the brain resting activity and its change was measured by focusing on frequency of alpha rhythm. In addition to pain stimulation, subjects completed a temperament questionnaire (ATQ-SF) and a questionnaire measuring avoidance and approach behaviour (BIS- BAS 20). From these behavioural variables, we extracted the negative affectivity and the BIS-BAS predispositions for our study. There was no significant change in alpha frequency between the two resting state measurements. Instead, the alpha frequency before pain experience was significantly associated with BAS reward responsiveness. Furthermore, a significant association was found between the negative affect subscale fear and the alpha frequency after pain experience. The results of our study suggest that individual tendencies are related to the resting state of human brain before and after pain experience.