Was ist Dopamin? Was macht es und wie macht es das? Diese Fragen haben in den Neurowissenschaften seit Jahrzehnten Kontroversen ausgelöst. Eine neue Studie aus dem Vereinigten Königreich könnte einige der Antworten haben.
Das Wort Dopamin bedeutet für verschiedene Menschen ganz unterschiedliche Dinge, von Drogenabhängigkeit über Parkinson bis hin zu einem Hollywood-Film. Dopamin ist Teil der Mainstream-Kultur und ein dauerhaft faszinierendes Forschungsthema in den Neurowissenschaften. Es war Teil von über 110.000 Forschungsarbeiten in den letzten 60 Jahren, ist aber immer noch eine Quelle der Kontroverse unter den Neurowissenschaftlern. Der Versuch, die Funktion von Dopamin in einem kurzen Blogbeitrag zusammenzufassen, wird nicht einfach sein. Ich werde viele Forscher unzufrieden und einige regelrecht wütend lassen!
Beginnen wir mit den Grundlagen. Dopamin ist ein Neurotransmitter, eine jener Chemikalien, die für die Übertragung von Signalen zwischen den Nervenzellen (Neuronen) des Gehirns zuständig ist. Sehr wenige Neuronen machen tatsächlich Dopamin. Einige, in einem Teil des Gehirns, der so genannten Substantia nigra, sind die Zellen, die während der Parkinson-Krankheit sterben. Die Funktionen anderer, die sich in einem Teil des Gehirns befinden, der ventrale tegmentale Bereich (VTA) genannt wird, sind weniger gut definiert und sind die Hauptquelle der oben genannten Kontroverse (und der Fokus dieses Beitrags). Wenn Dopaminneuronen aktiviert werden, setzen sie Dopamin frei.
Eine der am besten beschriebenen Rollen für VTA-Dopamin-Neuronen ist es, über Belohnungen zu lernen. VTA-Dopamin-Neuronen werden aktiviert, wenn unerwartet etwas Gutes passiert, wie die plötzliche Verfügbarkeit von Nahrung. Die meisten missbrauchten Drogen verursachen die Freisetzung von Dopamin und dies soll zu ihren süchtig machenden Eigenschaften beitragen.
Aber was ist mit schlechten Dingen? Aktivieren sie Dopamin-Neuronen? Es ist vielleicht noch wichtiger zu lernen, wenn etwas Schlimmes passieren wird als etwas Gutes; Bei Räubern oder Krankheiten bekommt man oft keine zweite Chance. Ist Dopamin beteiligt, um über schlechte Dinge zu lernen? Hierin liegt ein Teil der Kontroverse um Dopamin. Nicht alle Neuronen in der VTA machen Dopamin. Viele Studien deuteten darauf hin, dass die plötzliche Präsentation aversiver oder schädlicher Reize wie Schmerz die Aktivierung einiger Neuronen im ventralen Tegmentum verursachte, aber waren diese Dopaminneuronen?
Im Jahr 2004 veröffentlichten Mark Ungless und Kollegen von der University of Oxford (UK) eine Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Science, die darauf hinweist, dass Dopaminneuronen durch aversive Ereignisse allgemein gehemmt werden. Sie verwendeten einen sorgfältig detaillierten Ansatz, um jene Neuronen zu identifizieren, die durch aversive Stimuli aktiviert oder inhibiert wurden, und analysierten diese Neuronen dann biochemisch, um zu bestimmen, ob sie tatsächlich Dopaminneuronen waren. Sie fanden heraus, dass einige Neuronen durch aversive Reize aktiviert wurden, aber diese Neuronen machten Dopamin nicht.
Die Ergebnisse waren sehr klar, waren aber kontrovers. Sie stimmten nicht gut mit anderen Studien über die Rolle von Dopamin überein, darunter einige, die zeigten, dass die Behandlung mit Medikamenten, die die Wirkung von Dopamin blockieren, das Lernen über aversive Ereignisse blockieren könnte. Außerdem zeigten chemische Messungen, dass Dopamin von Tieren freigesetzt wurde, die sich einer stressigen Erfahrung unterzogen. Wenn Dopaminneuronen nicht aktiviert werden, wenn man von aversiven Ereignissen erfährt, wie wird dieses Dopamin freigesetzt? und warum würde das Blockieren der Wirkungen von Dopamin verhindern, dass man über aversive Ereignisse lernt?
Unless und Co., jetzt beim UK Medical Science Research Council, Imperial College, London, stellten die Hypothese auf, dass der Teufel im Detail sein könnte; vielleicht ist die VTA kein einheitlicher Teil des Gehirns, sondern besteht aus funktionell verschiedenen Teilbereichen. Vor der Durchführung ihrer neuesten Studie, die in den Proceedings der National Academy of Sciences (USA) veröffentlicht wurde, gingen sie zurück und untersuchten erneut die Literatur über Dopaminneuronen im ventralen Tegmentum. Sie beobachteten eine experimentelle Eigenart; Die meisten Studien an VTA-Dopamin-Neuronen, bei denen gezeigt wurde, dass Dopamin-Neuronen nicht durch aversive Reize aktiviert werden, messen Reaktionen von einem kleinen Teil der VTA, der dorsalen VTA. Was wäre, wenn Neuronen in einem anderen Teil der VTA durch aversive Reize aktiviert würden und Dopamin freisetzten?
Um das zu testen, gaben sie den Ratten einen Elektroschock (kein Stromschlag, nur ein mäßiger Stromschlag, ähnlich wie ein Hund von einem Schock-Regen-Halsband). Während dieses Elektroschocks registrierten sie die Aktivität von Neuronen aus der dorsalen VTA und einen etwas anderen Teil der VTA, die ventrale VTA genannt wurde. Sie fanden, wie andere zuvor, dass Neuronen in der dorsalen VTA entweder durch einen aversiven Stimulus inhibiert wurden oder überhaupt nicht reagierten. Im Gegensatz dazu wurden diese Neuronen in der ventralen VTA durch den Fußschock aktiviert. Tatsächlich wurden sie sehr aktiv und zeigten eine Art von Reaktion, die als "Burst-Feuerung" bekannt ist, von der erwartet wird, dass sie eine tiefgreifende Dopaminfreisetzung erzeugt.
Also, das scheint das Problem zu sein! Aber es gab eine andere Wendung. Wie ich bereits geschrieben habe, ist eine der bekanntesten Rollen von Dopamin die Belohnung. Die Befreiung von einem aversiven Ereignis kann als Belohnung angesehen werden. Das Muster des Lernens von Tieren und Menschen ist ähnlich, wenn eine "echte" Belohnung (z. B. Essen) oder eine Linderung von einem aversiven Reiz (z. B. wenn ein elektrischer Schock ausgeschaltet wird) verglichen wird. Was Ungless und co. beobachtet wurde, dass jene Neuronen in der dorsalen VTA, diejenigen, die nicht reagierten oder durch den elektrischen Schock gehemmt wurden, diese Neuronen wurden vorübergehend aktiviert, wenn der Schock ausgeschaltet wurde. Dies würde mit ihrer Rolle im Belohnungslernen übereinstimmen und auch teilweise erklären, warum Dopaminblocker das Lernen über aversive Ereignisse beeinträchtigen.
Die Geschichte von Dopamin hat sich also ein wenig weiterentwickelt, ist aber ein wenig komplizierter geworden; nicht alle Teile des ventralen Tegmentum sind gleich!
