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Insgesamt werden heute etwa 220 verschiedene Kopfschmerzarten unterschieden. Deshalb können Kopfschmerzen zum diagnostischen Problem für den behandelnden Arzt werden, denn nur wenige andere Beschwerden sind auf so viele unterschiedliche Ursachen zurückzuführen.
Der primäre Kopfschmerz – er geht von den Gefäßen und Nerven des Gehirns aus – macht über 92 Prozent aller Kopfschmerzformen aus. Die häufigsten Formen sind der Spannungskopfschmerz und die Migräne. Der sekundäre Kopfschmerz ist dagegen Symptom einer anderen zugrundliegenden Erkrankung (z. B. Bluthochdruck, Augenerkrankung, grippaler Infekt, Gehirnerschütterung etc.). In diesen Fällen treten die Kopfschmerzen aufgrund dieser Grunderkrankung auf.
Der Schmerz ist eine Sinneswahrnehmung unterschiedlicher Ausprägung. Er kann beispielsweise leicht oder stark, stechend, ziehend oder brennend sein. Bei Kopfschmerzen können verschiedene Stellen schmerzen, zum Beispiel der Stirn-, Schläfenbereich oder auch der gesamte Kopf.
Schmerzen bereitet das Netzwerk von Nerven, das sich unter der Kopfhaut befindet. Auch bestimmte Nerven im Gesicht und im Halsbereich können Schmerzen ausstrahlen, ebenso wie die Kopfmuskeln und die Blutgefäße im Gehirn, da sie Nervenfasern enthalten bzw. von Nervenfasern umgeben sind.
Der Schädelknochen und das Gehirn selbst ist davon nicht betroffen, weil sich dort keine schmerzempfindlichen Nervenfasern befinden. Die freien Endungen der schmerzempfindlichen Nerven, Schmerzrezeptoren oder Nozizeptoren genannt, werden durch Stress, Muskelverspannungen, erweiterte Blutgefäße und andere Schmerzauslöser gereizt. Der so stimulierte Schmerzempfänger sendet eine Botschaft über die Nervenfasern an die Nervenzellen im Gehirn. Das Signal besagt, das eine bestimmte Körperstelle z.B. der Stirnbereich schmerzt.
Die Information über das Schmerzereignis kann im Gehirn beeinflusst werden, beispielsweise durch körpereigene schmerzhemmende chemische Substanzen, die Endorphine. Es wird angenommen, dass Personen mit häufigen Kopfschmerzen oder anderen chronischen Schmerzzuständen weniger Endorphine produzieren als weitgehend schmerzfreie Personen.
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