Die Frage klingt erst einmal ziemlich schräg.
Aus Sicht der Anatomie ist sie aber erstaunlich sinnvoll.
Wenn jemand 1 cm eines Fingers verliert und jemand anderes 3 cm: Hat die zweite Person automatisch dreimal so starke Schmerzen?
Oder ist die Größe der Schnittfläche wichtiger?
Die kurze Antwort lautet:
Von den beiden Möglichkeiten ist die Schnittfläche der bessere Hinweis als die verlorene Fingerlänge oder das verlorene Volumen. Der Schmerz steigt aber nicht einfach proportional mit der Fläche.
Entscheidend ist vor allem, wie viele schmerzleitende Nervenfasern betroffen sind, ob ein größerer Nerv verletzt wird und wie Rückenmark und Gehirn die Signale verarbeiten.
Es gilt also nicht:
„Doppelte Fläche = doppelter Schmerz.“
Das Nervensystem weigert sich, eine Excel-Tabelle zu sein.
1. Warum die verlorene Menge ein schwacher Maßstab ist
Stellen wir uns 1 cm gegenüber 3 cm verlorener Fingerlänge vor.
Die intuitive Idee lautet:
„Dreimal so viel verloren, also dreimal so viel Schmerz.“
Doch das abgetrennte Gewebe bleibt nicht auf normale Weise mit dem Gehirn verbunden.
Die Schmerzsignale, die das Gehirn erreichen, kommen hauptsächlich von den verletzten Nerven auf der verbleibenden Körperseite.
Deshalb kann man verlorene Länge oder verlorenes Volumen nicht direkt in Schmerz umrechnen.
Der Körper verkauft Schmerz nicht nach Gewicht.
2. Spielt die Schnittfläche eine Rolle?
Ja.
In Haut und tieferem Gewebe liegen viele Nervenendigungen und Nervenfasern.
Je größer das verletzte Gebiet ist, desto wahrscheinlicher werden mehr Nerven beteiligt.
Experimente an Menschen zeigen, dass eine größere Fläche mit schmerzhaftem Wärme-, Elektro- oder Druckreiz häufig als schmerzhafter empfunden wird. Dieses Phänomen nennt man räumliche Summation von Schmerz.[1][2][3]
Daher wäre auch „Fläche ist egal, nur Nerven zählen“ zu simpel.
Die Fläche ist gerade deshalb relevant, weil sie mehr Nerven erfassen kann.
3. Doppelte Fläche bedeutet trotzdem nicht doppelten Schmerz
Das ist der entscheidende Punkt.
Studien zeigen: Mit größerer Reizfläche kann der Schmerz zunehmen, aber nicht als saubere Gerade.
Eine Studie aus dem Jahr 2021 fand einen nichtlinearen Anstieg des Schmerzes bei zunehmender Reizfläche.[1]
In einer anderen Untersuchung mit mechanischer Reizung an Fingern führte eine größere Fläche nur zu einer teilweisen räumlichen Summation des Schmerzes, im Mittel etwa 46 %.[2]
Das Gehirn bekommt nicht drei Signale und sagt:
„Drei Signale. Gut. Schmerz mal drei.“
Signale können zusammengeführt, gebremst oder verstärkt werden.
Schmerz ist keine Abstimmung.
4. Nerven sind im Finger nicht überall gleich verteilt
Hier hilft die Anatomie.
An den Seiten der Finger verlaufen relativ kräftige sensible Nerven.
Diese Nerven lassen sich bei anatomischen Präparationen tatsächlich verfolgen. Forschende können ihre Äste zählen und Durchmesser messen.
Eine anatomische Studie fand im Bereich des Grundglieds durchschnittlich 2,7 kleine direkte Äste und im Bereich des Mittelglieds 2,3.[4]
Mikroskopische Studien zeigen außerdem, dass die Zahl der Faszikel innerhalb der Fingernerven zur Fingerspitze hin tendenziell zunimmt, allerdings mit deutlichen Unterschieden zwischen Menschen.[5]
Wir kennen den groben „Kabelplan“ also durchaus.
5. Fingerspitzen sind tatsächlich sehr dicht innerviert
Dass man mit der Fingerspitze ein Haar oder einen winzigen Krümel bemerkt, hat einen Grund.
Eine Untersuchung menschlicher Handhaut fand in einer Hautschicht an der Fingerspitze eine mehr als doppelt so hohe Nervenfaserdichte wie in der Handfläche.[6]
Klassische Untersuchungen des Tastsinns zeigen ebenfalls einen starken Anstieg der Rezeptordichte in Richtung Fingerspitze.[7]
Das bedeutet nicht:
„Doppelte Zahl von Sinnesnerven = doppelter Schnittschmerz.“
Tast- und Schmerzsystem sind nicht identisch.
Es zeigt aber eindeutig, dass verschiedene Bereiche des Fingers unterschiedlich dicht verdrahtet sind.
6. Eine grobe Formel zum Verstehen
Wenn man die Idee für die Schule unbedingt als Formel schreiben wollte:
Schmerz ≈ verletzte Fläche × lokale Nervendichte × Art der Nervenverletzung × Verarbeitung in Gehirn und Rückenmark
Das ist keine echte medizinische Rechenformel.
Eine kleine Fläche, die einen größeren Nerv trifft, kann völlig anders sein als eine gleich große Fläche, die ihn nicht trifft.
7. „Kann man es nicht anhand der Nervenanzahl abschätzen?“ Teilweise ja
Ja.
Die Anatomie kann Nervenverläufe, Verzweigungen und Durchmesser untersuchen.
Unter dem Mikroskop lassen sich Faszikel betrachten.
Hautproben können gefärbt werden, um sehr feine Nervenfasern zu zählen.
Darum wäre auch die Aussage falsch:
„Man sieht die Nerven nicht alle mit bloßem Auge, also sagt die Fläche gar nichts.“
Genauer ist:
Die Schnittfläche hilft abzuschätzen, wie viel Nervengewebe beteiligt sein könnte. Sie reicht aber nicht aus, um den Schmerz vorherzusagen, weil Nervendichte, Lage größerer Nerven und individuelle Anatomie variieren.
Die Flächen-Theorie ist nicht in der Vorrunde ausgeschieden.
Sie kam ziemlich weit.
Sie verlor erst, als sie „streng proportional“ behauptete.
8. Späterer Schmerz macht alles noch komplizierter
Verletzte Nerven können später ungewöhnlich empfindlich werden.
Außerdem empfinden manche Menschen Schmerzen in einem Körperteil, der gar nicht mehr vorhanden ist. Das nennt man Phantomschmerz.
Dabei schickt nicht das verschwundene Gewebe Nachrichten aus einer anderen Dimension.
Verbleibende periphere Nerven, das Rückenmark und Veränderungen der Körperrepräsentation im Gehirn scheinen zusammen eine Rolle zu spielen.[8]
Allein das zeigt, dass verlorenes Volumen kein vollständiges Schmerzmaß sein kann.
Das Gehirn kann sogar einen nicht mehr vorhandenen Finger schmerzen lassen.
Ein ziemlich unpraktisches Feature.
9. Bewertung der beiden ursprünglichen Ideen
A. Schmerz ist proportional zur verlorenen Fingermenge
Im Wesentlichen nein.
Verlorene Länge oder verlorenes Volumen entsprechen nicht direkt der Menge an Schmerzsignalen.
B. Schmerz ist proportional zur Schnittfläche
Deutlich näher dran, aber nicht proportional.
Eine größere Fläche kann mehr schmerzleitende Nerven betreffen. Deshalb ist die Fläche relevant.
Zusätzlich zählen jedoch Nervendichte, größere Nerven, Verletzungsmuster, Dauer und Verarbeitung im Nervensystem.
10. Fazit
In einem Satz:
Der Schmerz bei einer Fingeramputation hängt stärker davon ab, welche und wie viele Nerven im Bereich der Schnittfläche betroffen sind, als davon, wie viel Finger insgesamt verloren geht. Die Schnittfläche ist ein nützlicher Hinweis, aber kein direkter Schmerz-Multiplikator.
Flächen-Theorie: halb richtig.
Volumen-Theorie: deutlich weiter weg.
Und das Nervensystem gewinnt, weil es sich weigert, eine Geometrieaufgabe für die Mittelstufe zu sein.
共通参考資料 / Shared references
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16086989/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33449502/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9399411/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2600624/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24908546/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2794410/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/439026/
https://www.iasp-pain.org/current-understanding-of-phantom-pain-and-its-treatment/
Quellen (8)
- Mørch CD, et al. Nonlinear increase of pain in distance-based and area-based spatial summation. Pain. 2021. PubMed PMID 33449502
- Greenspan JD, et al. Spatial summation of perceived pressure, sharpness and mechanically evoked cutaneous pain. PubMed PMID 9399411
- Price DD, et al. Spatial summation of heat-induced pain: influence of stimulus area and spatial separation. PubMed PMID 2600624
- Kim YS, et al. Anatomy of the direct small branches of the proper digital nerve of the fingers: a cadaveric study. PubMed PMID 24908546
- Histologic structure of the palmar digital nerves of the hand and its application to nerve grafting. PubMed PMID 2794410
- Johansson RS, Vallbo ÅB, et al. Human hand skin innervation density research; fingertip dermal nerve-fiber density was reported as more than twice that of the palm. PubMed PMID 16086989
- Johansson RS, Vallbo ÅB. Tactile sensibility in the human hand: relative and absolute densities of four types of mechanoreceptive units in glabrous skin. PubMed PMID 439026
- International Association for the Study of Pain. Current Understanding of Phantom Pain and its Treatment
