De många olika förnimmelser som våra kroppar upplever åtföljs av djupt komplexa informationsutbyten i hjärnan, och känslan av smärta är inget undantag. Än så länge, forskning har visat hur smärtintensitet kan relateras direkt till specifika oscillationsmönster i hjärnaktivitet, som förändras genom aktivering och avaktivering av "interneuronerna" som förbinder olika regioner i hjärnan. Dock, det är fortfarande oklart hur processen påverkas av 'hämmande' interneuroner, som hindrar kemiska meddelanden från att passera mellan dessa regioner. Genom ny forskning publicerad i EPJ B , forskare under ledning av Fernando Montani vid Instituto de Física La Plata, Argentina, visar att hämmande interneuroner utgör 20% av kretsarna i hjärnan som krävs för smärtbehandling.

Upptäckten representerar ett betydande framsteg i forskarnas förståelse av hur våra kroppar och hjärnor reagerar på smärta. Den underliggande kretsen för smärtprocessen involverar en specifik konfiguration av interneuroner, som var och en länkar specifika par av regioner, eller "noder" i hjärnan. Avgörande, en viss bråkdel av dessa neuroner kommer att vara hämmande; varierar styrkan hos de anslutningar de tillhandahåller. För att skapa en biologiskt trolig modell, Montani och kollegor måste först överväga alla möjliga länkar mellan specifika par av noder, och bestämma deras relativa styrkor. Inom en struktur som är så komplex som hjärnan, dock, det skulle vara praktiskt taget omöjligt att göra detta genom att överväga varje konfiguration individuellt.

Forskarna övervann denna fråga med hjälp av 'grafteori, 'som studerar strukturer som består av uppsättningar av noder, som påverkar varandras beteenden via länkar med variabla styrkor. Med hjälp av ett nytt statistiskt tillvägagångssätt, de uppskattade signalerna som produceras av varje region i en virtuell hjärna i en given konfiguration, och hur långt de skiljer sig från realistiska värden. Från deras första uppskattningar, Montanis team kunde sedan bygga upp en realistisk graf genom att stärka och försvaga påverkan av vissa länkar. Deras analys avslöjade att en konfiguration där 20% av alla interneuroner som är associerade med smärtprocessen är hämmande för informationsöverföring.