Implicit Operant Learning of Pain Sensitization and Habituation in Healthy Participants and Fibromyalgia Patients


Becker, Susanne


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URL: https://ub-madoc.bib.uni-mannheim.de/2427
URN: urn:nbn:de:bsz:180-madoc-24272
Dokumenttyp: Dissertation
Erscheinungsjahr: 2009
Ort der Veröffentlichung: Mannheim
Verlag: Univ.
Hochschule: Universität Mannheim
Gutachter: Hölzl, Rupert
Datum der mündl. Prüfung: 22 Juli 2009
Sprache der Veröffentlichung: Englisch
Einrichtung: Außerfakultäre Einrichtungen > Otto-Selz-Institut für Angewandte Psychologie (OSI)
Fachgebiet: 150 Psychologie
Normierte Schlagwörter (SWD): Operante Konditionierung , Implizites Lernen , Chronischer Schmerz , Fibromyalgie , Reizcolon , Wahrnehmung
Freie Schlagwörter (Deutsch): behaviorale Psychologie , Sensibilisierung , Habituation
Freie Schlagwörter (Englisch): operant conditioning , implicit learning , pain perception , fibromyalgia , irritable bowle syndrome
Abstract: The important role of operant learning in chronic pain is widely recognized. However, the precise mechanisms mediating between nociceptive processing, operant consequences and altered pain perception remain being unclear. The general aim of the three studies contained in this thesis was to clarify the latter. For this purpose, experimental operant learning tasks were employed that were independent of subjective pain report, in order to avoid the risk of solely changing response crite-ria. Further, intrinsic reinforcement—within the nociceptive system by reductions in nociceptive input—was applied. In contrast to extrinsic reinforcement—external to the nociceptive system e.g. by monetary reinforcement—intrinsic reinforcement directly affects pain perception. In study 1, a continuous operant conditioning procedure for enhancing pain sensitivity with different magnitudes of reinforcement and different schedules of reinforcement was implemented in healthy participants. The results indicated a dose-dependency of the operant learning. Further, enhanced pain sensitivity was the result of underlying learning rather than immediate (unconditioned) effects of reinforcement (pain relief). Together with a previous study, the independence of the operant learning mechanism from the experimental procedure was demonstrated. Thus, operant learning of pain sensitivity was demonstrated to be a valid and robust mechanism. In order to demonstrate operant learning to be implicit—i.e. learning without awareness—study 2 employed a discrete-trial operant learning procedure in healthy participants similar to a previously implemented operant learning procedure. Awareness was tested with a behavioral task (prediction of reinforcement) and a standardized interview, addressing different levels of processing. The results demonstrated that operant learning of altered pain sensitivity was implicit; neither verbalization of the operant contingencies (the relationships between behavior and stimuli associated with reinforcement) nor behavioral discrimination was necessary for successful operant learning. Study 3 repeated the same paradigm as study 2 in chronic pain patients with fibromyalgia with and without comorbid irritable bowel syndrome for testing the vulnerability of these patients to operant learning of altered pain sensitivity. In contrast to a hypothesized heightened vulnerability, operant learning was impaired in these patients compared to healthy participants. Moreover, fibromyalgia patients with and without irritable bowel syndrome respond differentially to the operant conditioning: While fibromyalgia patients with irritable bowel syndrome showed no signs of operant learning, fibromyalgia patients without irritable bowel syndrome displayed enhanced perceptual sensitization, but this enhancement was paradoxically more pronounced in the habituation learning condition than in the sensitization learning condition. Thus, parameters of operant learning of altered pain sensitivity differentiated between healthy participants and chronic pain patients as well as between different groups of chronic pain patients. In addition, a dissociation of physical stimulus intensities and subjective pain reports was observed, indicating that overt reporting is not the adequate representation level of pain perception relevant for learning altered pain sensitivity. Taken together, these studies demonstrated (1) operant learning to a be powerful, pathogenetically relevant mechanism, producing gross changes in pain sensitivity without the persons’ knowledge and (2) the necessity of behavioral discrimination paradigms that do not depend on subjective measures of pain expe-rience in the first place. The proposed implicit operant learning mechanism of altered pain sensitivity with intrinsic reinforcement provides an explanation for the gradual development of hypersensitivity in pain that is becoming chronic. These results have implications for a wide range of applications ranging from diagnostic procedures to therapeutical interventions in chronic pain.
Übersetzter Titel: Implizites operantes Lernen von Schmerzsensibilisierung und -habituation in gesunden Probanden und Fibromyalgiepatienten (Deutsch)
Übersetzung des Abstracts: Der große Einfluss operanter Lernprozesse auf (chronischen) Schmerz ist bekannt. Die präzisen Mechanismen, die zwischen Nozizeption, operanten Konsequenzen und veränderter Schmerzwahrnehmung mediieren, sind allerdings weitgehend unklar. Daher hatten die drei Studien dieser Arbeit das Ziel, zum Verständnis dieser Mechanismen beizutragen. Vor diesem Hintergrund wurden operant Lernprozeduren eingesetzt, die unabhängig von subjektiven Schmerzberichten waren, um das Risiko nur veränderter Antwortkriterien anstatt veränderter Schmerzsensitivität zu vermeiden. Zusätzlich erfolgte die operante Verstärkung intrinsisch (innerhalb des nozizeptiven Systems) durch Reduktion des nozizeptiven Einstroms. Im Gegensatz zu extrinsischer Verstärkung (außerhalb des nozizeptiven Systems z.B. monetäre Verstärkung) kann intrinsische Verstärkung die Schmerzwahrnehmung unmittelbar beeinflussen. In Studie 1 wurde ein kontinuierliches Konditionierungsverfahren zur Steigerung der Schmerzsensitivität mit unterschiedlichen Verstärkergrößen und unterschiedlichen Verstärkungsplänen bei gesunden Probanden angewendet. Es zeigte sich zum einen eine Dosis-Wirkungsbeziehung des operante Lernens und zum anderen, dass die gesteigerter Schmerzsensitivität Ergebnis eines Lernprozesses und nicht nur der unmittelbaren, unkonditionierten Effekte der Verstärkung war. Gemeinsam mit einer früheren Studie wurde außerdem die Unabhängigkeit des Lernparadigmas von der speziellen experimentellen Prozedur gezeigt. Operantes Lernen von Schmerzsensitivität wurde damit als valider und einflussreicher Mechanismus demonstriert. Mit dem Ziel zu zeigen, dass operantes Lernen von Schmerzsensitivität implizit, d.h. ohne Gewahrsein, stattfinden kann, wurde in Studie 2 eine operante Lernprozedur mit separaten Durchgängen bei gesunden Probanden angewendet. Um verschiedenen Verarbeitungsstufen zu erfassen, wurde Gewahrsein einerseits im Verhalten (Vorhersage von Verstärkung) und andererseits verbal (standardisiertes Interview) erfasst. Damit wurde gezeigt, dass operantes Lernen veränderter Schmerzssensitivität implizit stattfand; weder verbale Beschreibung noch verhaltensbasierte Diskrimination als Indikatoren für Kontingenzwahrnehmung (Erkennen des Zusammenhangs zwischen Verhalten und mit Verstärkung assoziierten Reizen) waren notwendig für erfolgreiches operantes Lernen. In Studie 3 wurde dasselbe operante Verfahren wie in Studie 2 angewendet, allerdings bei Fibromyalgiepatienten mit und ohne komorbidem Reizdarmsyndrom. Dies hatte das Ziel, die Vulnerabilität chronischer Schmerzpatienten für operantes Lernen verändertere Schmerzsensitivität zu untersuchen. Im Gegensatz zu einer erwarteten erhöhten Vulnerabilität war das operante Lernen bei den Patienten im Vergleich zu Gesunden beeinträchtigt. Weiter reagierten Fibromyalgiepatienten mit und ohne Reizdarmsyndrom auch unterschiedlich auf die Konditionierung: Fibromyalgiepatienten mit Reizdarmsyndrom zeigten keine Anzeichen operanten Lernens, während Fibromyalgiepatienten ohne Reizdarmsyndrom vermehrt Sensibilisierung zeigten, wobei diese vermehrte Sensibilisierung paradoxerweise in der Habituationslernbedingung stärker ausgeprägt war als in der Sensibilisierungslernbedingung. Da sich Gesunden und Schmerzpatienten sowie unterschiedliche Untergruppen von Patienten damit in operanten Lernparametern unterschieden, kann eine gewisse pathogenetische Relevanz des operante Lernens angenommen werden. Darüber hinaus wurde eine zunehmende Abweichung zwischen physikalischen Stimulusintensitäten und subjektiven Schmerzberichten beobachtet. Diese Abweichung deutet daraufhin, dass offene Berichte im Kontext operante Lernens veränderter Schmerzsensitivität nicht die adäquate Repräsentationsebene der Schmerzwahrnehmung sind. Zusammenfassend die Studien, (1) dass implizites operantes Lernen ein einflussreicher, pathogenetisch relevanter Mechanismus ist, der große Veränderungen der Schmerzsensitivität ohne das Wissen der Personen erzeugen kann und (2) die Notwendigkeit von experimentellen Paradigmen mit verhaltensbasierter Diskrimination, die unabhängig sind von subjektiven Schmerzberichten. Der angenommen operante Lernmechanismus veränderter Schmerzsensitivität kann die graduelle Entstehung von Hypersensitivität während der Schmerzchronifizierung erklären. Außerdem haben die Ergebnisse wichtige Implikationen für viele (klinische) Anwendungen, von diagnostischen Verfahren bis therapeutischen Interventionen bei chronischem Schmerz. (Deutsch)
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Becker, Susanne (2009) Implicit Operant Learning of Pain Sensitization and Habituation in Healthy Participants and Fibromyalgia Patients. Mannheim [Dissertation]
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