EEG and slow brain potentials during anticipation and control of painful stimulation☆

Abstract 

Cerebral responses in anticipation of painful stimulation and while coping with it were investigated in a ‘fakir’ and 12 male volunteers. Experiment 1 consisted of 3 periods of 40 trials each. During period 1, subjects heard one of two acoustic warning stimuli of 6 sec duration signalling that either an aversive noise or a neutral tone would be presented at S1 offset. During period 2, subjects were asked to use any technique for coping with pain that they had ever found to be successful. During period 3, the neutral S2 was presented simultaneously with a weak electric shock and the aversive noise was presented simultaneously with a strong, painful shock, again under pain coping instructions. EEG activity within the theta band increased in anticipation of aversive events. Theta peak was most prominent in the fakir's EEG. A negative slow potential shift during the S1–S2 interval was generally more pronoounced in anticipation of the aversive events than the neutral ones, even though no overt motor response was required. Negativity tended to increase across the three periods, opposite to the usually observed diminution.

In Experiment 2, all subjects self-administered 21 strong shock-noise presentations. The fakir again showed more theta power and more pronounced EEG negativity after stimulus delivery compared with control subjects. Contrary to the controls, self-administration of shocks evoked a larger skin conductance response in the fakir than warned external application.

Résumé 

On a étudié les réponses cérébrales lors de l'anticipation d'une stimulation douloureuse, et lors d'essais de réduction psychologique de la douleur, chez un “fakir” et chez 12 volontaires masculins. L'expérience 1 était constituée de 3 périodes de 40 essais. Pendant la période 1, les sujets entendaient un premier signal sonore d'avertissement (S1) de 6 sec, signalant la présentation, á la fin de S1, d'un second son (S2) consistant soit en un bruit aversif, soit en un son neutre. Pendant la période 2, on demandait aux sujets d'utiliser la technique quelle qu'elle soit qu'ils avaient trouvée efficace antérieurement pour diminuer la sensation douloureuse. Pendant la période 3, le signal neutre S2 était présenté en même temps qu'un léger choc électrique, et le son aversif était accompagné d'un choc intense, douloureux, avec ici encore pour instruction de réduire la douleur. L'activité EEG dans la bande thêta augmentait lors de l'anticipation des événements aversifs. C'est sur l'EEG du fakir que le pic thêta fut le plus important. Une variation de potentiel négative lente pendant l'intervalle S1–S2 était généralement plus prononcée lors de l'anticipation des événements aversifs que des sons neutres, même lorsqu'aucune réponse motrice visible n'était demandée. Cette négativité tendait á augmenter au fur et á mesure du déroulement des 3 périodes, á l'inverse de la diminution habituellement observée.

Lors de l'expérience 2, tous les sujets s'administraient eux-mêmes 21 associations bruit-choc intense. C'est encore le fakir qui a présenté la plus grande puissance de thêta et la négativité EEG la plus prononcée aprés l'application du stimulus, en comparison avec les sujets témoins. A l'inverse de ces derniers, l'auto-administration des chocs évoquait chez le fakir une élevation de la conductivité de la peau plus importante que ne le faisait l'application du stimulus par un tiers avec avertissement.

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