Brain Mechanisms of Exercise-Induced Hypoalgesia: To Find a Way Out from “Fear-Avoidance Belief”

Abstract

It is well known that exercise produces analgesic effects (exercise-induced hypoalgesia (EIH)) in animal models and chronic pain patients, but the brain mechanisms underlying these EIH effects, especially concerning the emotional aspects of pain, are not yet fully understood. In this review, we describe drastic changes in the mesocorticolimbic system of the brain which permit the induction of EIH effects. The amygdala (Amyg) is a critical node for the regulation of emotions, such as fear and anxiety, which are closely associated with chronic pain. In our recent studies using neuropathic pain (NPP) model mice, we extensively examined the association between the Amyg and EIH effects. We found that voluntary exercise (VE) activated glutamate (Glu) neurons in the medial basal Amyg projecting to the nucleus accumbens (NAc) lateral shell, while it almost completely suppressed NPP-induced activation of GABA neurons in the central nucleus of the Amyg (CeA). Furthermore, VE significantly inhibited activation of pyramidal neurons in the ventral hippocampus-CA1 region, which play important roles in contextual fear conditioning and the retrieval of fear memory. This review describes novel information concerning the brain mechanisms underlying EIH effects as a result of overcoming the fear-avoidance belief of chronic pain.

Preoperative state anxiety predicts postoperative health-related quality of life: A prospective observational study on patients undergoing lung cancer surgery

“…These physiological changes during surgery as a result of high anxiety may reduce postoperative HRQOL. On the other hand, emotions associated with anxiety are processed in the amygdala and affect several brain regions ( Ghasemi et al, 2022 ; Kami et al, 2022 ). In particular, the hippocampus is more likely to retain emotion-related memories ( Mathis and Lecourtier, 2017 ).…”

Role of Immersive Virtual Reality in Motor Behaviour Decision-Making in Chronic Pain Patients

“…Preliminary evidence on active virtual reality EIH shows an added hypoalgesic effect in a healthy population [ 122 , 123 , 124 ]. However, exercise may not only restore the functioning of the mesocorticolimbic system in the chronic pain state but may also facilitate the extinction of acquired pain-related fear memories [ 125 ]. Thus, the immersive context of VR might help “trick the brain” through the mirror neuron system and change the self-perception of patients, reduce pain perception in exercise, and enhance motor cortical excitability and faster movements during motor training [ 94 ].…”

Emotional disorders and their therapy in chronic low back pain

“…В системном Кокрейновском обзоре 2017 г. показано, что различные варианты физической активности и лечебная физкультура могут способствовать уменьшению интенсивности боли, улучшению физической функции и качества жизни [35]. Наиболее обоснованной теорией снижения боли при физических упражнениях является активация нескольких звеньев антиноцицептивной системы с увеличением концентрации эндорфинов, серотонина, катехоламинов и эндоканнабиноидов, которые могут модулировать восприятие боли [36,37]. Регулярная физическая активность уменьшает болевые ощущения через активацию структур мозга на уровне дорсолатеральной префронтальной коры, поясной извилины и околоводопроводного вещества [38].…”

“…Регулярная физическая активность уменьшает болевые ощущения через активацию структур мозга на уровне дорсолатеральной префронтальной коры, поясной извилины и околоводопроводного вещества [38]. В экспериментальных моделях было показано, что физические упражнения вызывают нейромедиаторные изменения в мезокортиколимбической системе головного мозга, что приводит к уменьшению боли, регрессу «болевой памяти» и поведению «избегания боли» [37]. Приверженность выполнению упражнений можно улучшить при использовании программ тренировок, которые разработаны с учетом предпочтений пациентов, обстоятельств жизнедеятельности, уровня физической подготовки и опыта упражнений [39].…”