Das Belohnungssystem des Gehirns entdecken

Kolumbiens neurowissenschaftliche Entdeckung bricht herkömmliche Weisheit.

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Wenn Sie wissen, wie das Belohnungssystem des Gehirns funktioniert, können Sie die wissenschaftliche Forschung zu neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson und den Bereichen Medizin, Biotechnologie, Pharmazie und Psychiatrie insgesamt vorantreiben. Heute kündigten Neurowissenschaftler eine neue Entdeckung an, die die gängigen Ansichten über das Belohnungslernsystem des Gehirns verändert. Belohnungslernen beschränkt sich nicht nur auf ausgewählte Gehirnregionen. Stattdessen initiiert das Gehirn das Lernen komplexer Assoziationen im somatosensorischen Kortex, dem Bereich, der den Tastsinn beherrscht. Das neurowissenschaftliche Forscherteam des Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute der Columbia University, bestehend aus Randy Bruno, Clay Lacefield, Eftychios Pnevmatikakis und Liam Paninski, veröffentlichte ihre Ergebnisse zu Cell Reports .

Wenn Sie die Berührungsempfindungen spüren, liegt dies am somatosensorischen Kortex, einer Reihe von Modulen des Neokortex des Gehirns. Herkömmliche neurowissenschaftliche Anschauungen besagen, dass der sensorische Kortex im Gehirn eine relativ direkte Rolle spielt – dass er hauptsächlich dazu dient, sensorische Informationen an den Assoziationskortex zu übermitteln, der dann zur fortgeschrittenen Verarbeitung an den Frontalkortex gelangt. Der sensorische Kortex wurde bisher nicht mit dem Belohnungslernsystem des Gehirns in Verbindung gebracht.

Die Forscher untersuchten Mäuse mit künstlich eingeführter DNA, die Fluoreszenzindikatoren zur Abbildung neuronaler Aktivität ermöglicht. In Anbetracht der Hindernisse und Herausforderungen bei der Durchführung neurowissenschaftlicher Forschung am Menschen werden Nagetiere in Studien häufig als Stellvertreter von Säugetieren eingesetzt. In der Studie wurden die Dendriten (verzweigungsähnliche Erweiterungen von Neuronen) in der somatosensorischen Großhirnrinde von Mäusen überwacht.

Die Neurowissenschaftler trainierten zunächst die Mäuse, um einen Pol in einem abgedunkelten Raum zu finden (sensorische Aufgabe), und dann einen Hebel zu bewegen, um Wasser freizusetzen (die Belohnung). Wie erwartet waren die Dendriten im somatosensorischen Kortex aufgeregt, als die Whisker der Mäuse mit der Stange in Kontakt kamen. Überraschend und unerwartet war, dass dieselben Dendriten erneut feuerten, als die Mäuse die Belohnung eines Wassertropfens erhielten.

Das Team entfernte dann die Stange und belohnte die trainierten Mäuse mit Wasser. Noch unvorhersehbarer war, dass die somatosensorischen Dendriten der trainierten Mäuse aufleuchteten, wenn sie die Wasserbelohnung erhielten, selbst wenn keine Stange vorhanden war. Bei Mäusen, die nicht in der Whisker-Aufgabe trainiert wurden, feuerte die Wasserbelohnung die somatosensorischen Dendriten nicht. Aufgrund dieser wissenschaftlichen Beobachtungen gelangte das Team zu dem Schluss, dass der Verein erworben oder erlernt worden war.

Interessanterweise kann dieser Durchbruch eines Tages zur Entdeckung eines neuen Neurotransmitters führen. Chemikalien, die den Gehirn-Belohnungspfad beeinflussen, spielen eine wichtige Rolle bei der Motivation und als Antrieb für belohnende Reize. Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die von Neuronen synthetisiert und freigesetzt werden, um Signale an andere Neuronen, Drüsen oder Muskeln zu senden. Beispiele für Neurotransmitter schließen Serotonin, Histamin, Oxytocin, Endorphine, Epinephrin (Adrenalin) und Dopamin ein.

Laut dem leitenden Autor der Zeitung, Randy Bruno, gibt es im somatosensorischen Kortex nicht viel Dopamin. Dr. Bruno argumentiert, dass ein noch zu entdeckender Neuromodulator im somatosensorischen Kortex ähnlich funktioniert wie Dopamin in anderen Bereichen des Belohnungslernsystems des Gehirns. Als nächstes möchte er seine Forschung in diesem Bereich konzentrieren.

Einige der am stärksten süchtig machenden Substanzen wie Nikotin, Alkohol, Heroin, Kokain und Barbiturate aktivieren das Dopaminsystem des Gehirns. Die Entdeckung eines neuen Neuromodulators, der wie Dopamin im Belohnungslernsystem des Gehirns funktioniert, könnte dabei helfen, neue Wege zu finden, um Drogenmissbrauch und -sucht in Zukunft zu bekämpfen.

Verweise

Lacefield, Clay O., Pnevmatikakis, Eftychios A., Paninski, Liam, Bruno, Randy M. .. “Verstärkung lernen Somata und apikale Dendriten über Schichten des primären sensorischen Cortex . 19. Februar 2019.

Zuckerman Institute der Columbia University (20. Februar 2019). “Neue Studie an Mäusen zeigt unerwarteten Platz zum Lernen und Gedächtnis im Gehirn.” Platz zum Lernen-Gedächtnis im Gehirn-300798932.html

Bowman, Eric. “Die fünf am meisten süchtig machenden Substanzen der Welt.” CNN . 6. Februar 2019.

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