Dopamin hält das Gehirn motiviert, ein entferntes Ziel zu verfolgen
Von Lisa Franchi am August 07, 2013
Forscher des Michigan Institute of Technology fanden heraus, dass der Neurotransmitter Dopamin eine wichtige Rolle dabei spielt, dass das Gehirn sich auf seine langfristigen Ziele konzentriert. Ihre Erkenntnisse können auch dazu beitragen, zu erklären, warum Parkinsonpatienten, bei denen die Dopamin-Signalgebung beeinträchtigt ist, häufig Probleme haben, die Motivation aufrechtzuerhalten, die für lange Aufgaben erforderlich ist.
In früheren Studien wurde Dopamin mit Belohnungen in Verbindung gebracht, was darauf hindeutet, dass die Dopamin-Neuronen Aktivitätsausbrüche zeigen, wenn Tiere eine unerwartete Belohnung erhalten. Diese Erkenntnisse waren wichtig für das verstärkte Lernen - der Prozess, durch den ein Tier lernt, eine Aufgabe oder Aktion auszuführen, die zu einer Belohnung führt. In den meisten Studien wird die Belohnung jedoch fast sofort gegeben. Dies passiert jedoch nicht im wirklichen Leben, besonders beim Menschen. In den meisten Fällen müssen die Menschen hart arbeiten und eine bestimmte Zeit warten, um ihre Belohnung zu erhalten (beispielsweise müssen die Mitarbeiter einige Wochen geduldig warten, bis sie ihr Gehalt erhalten).
Das Gehirn auf langfristige Ziele
Das MIT-Team unter der Leitung von Professor Ann Graybiel beschloss, die Änderungen im Dopaminsystem zu untersuchen, wenn sich die Belohnung oder Befriedigung verzögert. Für ihre Studie trainierten die Forscher Labormäuse, um in einem Labyrinth zu navigieren, um eine Belohnung zu erzielen. Bei jedem Versuch hörten die Probanden einen Ton, der sie anwies, entweder nach links oder rechts zu navigieren, um eine Schokoladenmilchbelohnung zu finden.
Graybiel und ihre Kollegen wollten messen, wie viel Dopamin im Striatum freigesetzt wird - dem Teil des Gehirns, der an der Stärkung des Lernens beteiligt ist. Dazu haben sie sich mit Paul Phillips von der University of Washington zusammengetan, der eine Technologie namens Fast-Scan Cyclic Voltammetry (FSCV) entwickelte. Das Gerät verwendet winzige, implantierte Kohlefaserelektroden, um die Dopaminkonzentration basierend auf seinem elektrochemischen Fingerabdruck kontinuierlich zu messen.
Mark Howe, Mitautor der Studie und ehemaliger Student von Graybiel, der jetzt Postdoc in der Abteilung für Neurobiologie der Northwestern University ist, sagte, sie hätten die FSCV-Methode verwendet, um die Menge an Dopamin zu messen, die an bis zu vier verschiedenen Standorten freigesetzt wird gleichzeitig im Gehirn, während die Tiere durch das Labyrinth reisen. "Jede Sonde misst die Konzentration von extrazellulärem Dopamin in einem winzigen Volumen des Gehirngewebes und spiegelt wahrscheinlich die Aktivität von Tausenden von Nervenenden wider." er sagte.
Die Forscher erwarteten, zu verschiedenen Zeitpunkten in der Studie Dopaminimpulse zu sehen, aber sie waren überrascht zu sehen, dass es stetig zunahm, je näher die Ratten ihrem Ziel kamen. Und trotz der unterschiedlichen Verhaltensweisen blieben die Dopaminsignale unverändert. Darüber hinaus war es nicht abhängig von der Wahrscheinlichkeit, eine Belohnung zu erhalten, wie aus früheren Studien hervorgeht.
"Stattdessen scheint das Dopaminsignal zu reflektieren, wie weit die Ratte von ihrem Ziel entfernt ist", erklärte Prof. Graybiel. "Je näher es kommt, desto stärker wird das Signal."
Sie fanden auch heraus, dass die Größe des Signals mit der Größe der erwarteten Belohnung zusammenhängt. Als die Ratten darauf trainiert wurden, eine größere Menge Schokoladenmilch anzunehmen, stiegen ihre Dopaminsignale steiler auf eine höhere Endkonzentration an.
Gleiches funktioniert für Menschen
"Ich wäre schockiert, wenn etwas Ähnliches nicht in unserem eigenen Gehirn passieren würde." sagte Graybiel. Zum Beispiel bei Parkinson, bei dem die Dopaminsignalisierung im Gehirn beeinträchtigt ist, haben Patienten Schwierigkeiten, ihre Motivation aufrechtzuerhalten, eine lange Aufgabe zu erledigen. Der leitende Forscher vermutet, dass dies wahrscheinlich daran liegt, dass diese Menschen dieses langsam ansteigende Dopaminsignal nicht erzeugen können.
Ihre Arbeit wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.
Quelle dieses Artikels:
Längeres Dopamin-Signal in Striatum signalisiert Nähe und Wert entfernter Belohnungen
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