1: Eine Einführung zu Belohnung und Sucht

Menschen und Tiere zeigen häufig Verhaltensweisen, die durch Belohnung motiviert sind. Ein Beispiel für ein solches Verhalten ist eine erhöhte Aufnahme, die oft aufgrund von angenehmen Gefühlen wiederholt wird, die durch die belohnende Substanz hervorgerufen werden. Es gibt zwei Arten von Belohnungen: natürliche und künstliche. Beispiele für natürliche Belohnungen sind Nahrung und soziale Interaktionen, während künstliche Belohnungen durch den Konsum von Drogen oder Alkohol entstehen können.

Sucht ist ein Zustand, in dem ein Organismus zwanghaftes Verhalten zeigt, obwohl er mit negativen Konsequenzen konfrontiert ist. Diese Art von Verhalten ist neurochemisch belohnend und führt letztendlich zu einem Kontrollverlust bei der Begrenzung des Konsums einer süchtig machenden Substanz. Dieses Video stellt die Neuroanatomie des Belohnungswegs vor, stellt Schlüsselfragen von Belohnungs- und Suchtforschern vor, beschreibt einige prominente Methoden und diskutiert Anwendungen in diesem Bereich.

Beginnen wir mit dem Erlernen einiger wichtiger anatomischer Strukturen, die für die Verarbeitung von Belohnungen im Gehirn wichtig sind. Das ist dein Gehirn, das in zwei Hälften geschnitten ist. Die farbigen Bereiche sind Teil des Belohnungswegs, genauer gesagt als mesolimbisches Dopaminsystem, das der primäre Schaltkreis ist, der die Reaktionen auf Belohnungen steuert. Wenn Sie zum ersten Mal Vergnügen erleben, setzt Ihr Gehirn einen Neurotransmitter namens Dopamin frei.

Dopamin kommt hauptsächlich im ventralen tegmentalen Bereich (VTA) im Mittelhirn vor. Das VTA sendet Dopamin an viele Bereiche im Gehirn, wie zum Beispiel: die Amygdala, die Emotionen reguliert; der Nucleus accumbens, der die motorischen Funktionen steuert; der Hippocampus, in dem Erinnerungen gebildet werden; und der präfrontale Kortex, ein wichtiger Bereich für die Entscheidungsfindung und Aufmerksamkeit.

Wie arbeiten all diese Bereiche zusammen, um belohnende Gefühle zu erzeugen? Stellen Sie sich vor, Sie essen ein Stück Kuchen. Sobald Sie einen Bissen nehmen, gibt der VTA Dopamin an all diese Regionen ab. Deine Amygdala sagt dir: "Das ist köstlich... Das macht mich gerade sehr glücklich", und Ihr Hippocampus erinnert sich dann an Details über das Erlebnis, z. B. an wessen Party Sie den Kuchen gegessen haben.

Dein präfrontaler Kortex hilft dir, deine Aufmerksamkeit auf den Kuchen zu richten. Wenn der Nucleus accumbens, auch als "Lustzentrum" bekannt, stimuliert wird, führt dies dazu, dass Sie Ihre Gabel in die Hand nehmen und einen weiteren Bissen nehmen. Ihr Belohnungssystem wird mit jedem Bissen reaktiviert, was zu diesen anhaltenden angenehmen Gefühlen führt, die bei zu häufiger Wiederholung zu Suchtverhalten führen können.

Nachdem wir nun den anatomischen Weg der Belohnung überprüft haben, wollen wir einige der grundlegenden Fragen untersuchen, die heute von Belohnungs- und Suchtforschern gestellt werden.

Wenn Medikamente in den Körper gelangen, was sind die chemischen und funktionellen Veränderungen, die sich daraus ergeben? Drogen wie Kokain überstimulieren das Belohnungssystem des Gehirns. Stell dir dein Gehirn wie eine große Küchenspüle vor, durch die Wasser als Dopaminmoleküle fließen. Wenn Sie den Abfluss mit einem Gummistopfen verstopfen, läuft das Wasser über und läuft aus der Spüle. Kokain wirkt wie dieser Gummistopfen in deinem Gehirn. Dopamin zirkuliert auf natürliche Weise im Gehirn. Kokainmoleküle blockieren den Dopamintransporter und stoppen die natürliche Wiederaufnahme von Dopamin in die Neuronen. Dies führt zu einem großen Überschuss an Dopamin in der Synapse. Dieser "Überfluss" an Dopamin löst Gefühle von Freude und Euphorie aus.

Eine weitere Frage, die sich Forscher auf diesem Gebiet stellen, lautet: Was sind die Ursachen für einen Rückfall? Sucht wurde als der Zwang charakterisiert, eine Substanz zu suchen, um ein Gefühl der Belohnung zu empfinden, das zu Rausch oder Essattacken führt. Wenn der Zugang zu der Substanz verhindert wird, verursacht sie unangenehme Entzugserscheinungen wie Schlaflosigkeit oder Angstzustände, gefolgt von einem Gefühl des Verlangens, das zu einem Rückfall führen kann. Ein Rückfall ist bei Drogenmissbrauch sehr häufig, und Forscher sind daran interessiert, Umwelteinflüsse zu untersuchen, die eine Person typischerweise dazu veranlassen, die Droge wieder zu konsumieren.

Eine letzte Frage, die in diesem Bereich häufig gestellt wird, lautet: Welche Arten von Verhaltensweisen sind mit Sucht verbunden? Wenn eine Ratte entscheiden muss, in welcher Öffnung sich das Futterpellet befindet, wird es schwieriger, unter dem Einfluss eines Medikaments genaue Entscheidungen zu treffen. Darüber hinaus werden während der Sucht häufig mangelnde Aufmerksamkeit und schlechte Impulskontrolle beobachtet, und Forscher sind daran interessiert, die Mechanismen hinter diesen Verhaltenseffekten von Suchtmitteln zu untersuchen.

Nun, da Sie ein Gefühl für einige der wichtigsten Fragen haben, die von Belohnungs- und Suchtforschern gestellt werden, schauen wir uns einige der wichtigsten Methoden an, mit denen sie beantwortet werden. Studien zur Selbstverabreichung sind in diesem Bereich sehr verbreitet, wobei eine Droge, wie z. B. Kokain, vom Tier über eine Kanüle verabreicht wird, die an seinem Gehirn befestigt ist. Die Verwendung von Lichthinweisen und Hebeln signalisiert die Verfügbarkeit des Medikaments und ermöglicht es dem Tier, die Medikamenteneinnahme zu kontrollieren, je nachdem, wie oft es den Hebel drückt.

Eine weitere Methode, die häufig zur Untersuchung von Belohnungs- und Motivationsverhalten verwendet wird, wird als "konditionierte Ortspräferenz" bezeichnet. Diese Methode besteht in der Regel aus drei Phasen, die mit der Gewöhnung beginnen, in der die Ratte für etwa 20 Minuten in einen Zweikammerkäfig gesetzt wird. Die Ratte lernt, wie sie das Licht und den Hebel mit der Abgabe von Medikamenten oder Belohnungen in Verbindung bringen kann. In der Konditionierungsphase ist die Mittelplatte blockiert, so dass die Ratte auf eine Seite des Käfigs beschränkt ist, wo sie wiederholt den Hebel drücken kann, um entweder ein Medikament oder eine Kochsalzlösung zu erhalten. Während der Phase der Platzpräferenz kann sich die Ratte nun frei in beide Kammern bewegen. Der Wissenschaftler muss nun vergleichen, wie viel Zeit das Tier in jedem Kompartiment verbringt. In der Regel verbringt das Tier mehr Zeit in dem Kompartiment mit dem Medikament.

Eine weit verbreitete Methode zur Untersuchung des Belohnungsverhaltens ist die operante Konditionierung. Diese Art der Konditionierung versucht, ein Verhalten mit einer positiven oder negativen Konsequenz zu verbinden. Wenn eine Ratte zum Beispiel einen blauen Knopf drückt, erhält sie als Belohnung ein Futterpellet, aber wenn sie den roten Knopf drückt, erhält sie einen leichten Elektroschock als Strafe.

Nachdem Sie nun mit einigen gängigen Forschungsansätzen vertraut sind, schauen wir uns einige Anwendungen der Belohnungs- und Suchtforschung an.

Die Selbstverabreichung von Ethanol an ein Tier mittels Mikrodialyse ist ein präziser Ansatz, um die pharmakologischen Wirkungen von Drogen und Alkohol besser zu verstehen. Sie beginnen damit, eine Kanüle in das Gehirn einer Ratte zu implantieren und einen Haltegurt anzulegen. Da sich die Ratte die Ethanollösung selbst verabreicht, ermöglicht der Mikrodialyse-Aufbau eine einfache Extraktion von Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit für präzise Messungen der Arzneimittelkonzentrationen im Gehirn zu verschiedenen Zeitpunkten.

Leider kommt es sehr häufig vor, dass ein Süchtiger wieder in den Drogenkonsum zurückfällt. Forscher können die Neurobiologie des Rückfalls durch ein Labormodell namens Fußschock-Wiederherstellung untersuchen. Bei dieser Art von Studie wird ein Tier so trainiert, dass es eine operante Reaktion oder einen Hebeldruck ausführt, um eine Droge wie Kokain zu erhalten. Anschließend erlischt dieses Verhalten, indem die Hebeldrücke nicht mehr mit dem Medikament verstärkt werden. Schließlich wird das drogenabhängige Verhalten wiederhergestellt, indem das Tier einem stressigen Hinweis ausgesetzt wird, wie z. B. einem elektrischen Fußschock.

Eine weitere Anwendung der Belohnungs- und Suchtforschung sind operante Verhaltenstests mit einer Zwei-Alternativen-Choice-Pitch-Diskriminierungsaufgabe. Diese Aufgabe kann mehrere kognitive Gehirnfunktionen wie Motivation, Aufmerksamkeit und Entscheidungsfindung untersuchen, indem ein Tier trainiert wird, einen Hebeldruck mit einem auditiven Hinweis zu verknüpfen. Bei jedem Hebeldruck erhält das Tier als Belohnung ein Zuckerpellet. Diese Art von Studie kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Süchten und Drogenmissbrauch zu untersuchen.

Sie haben gerade die Einführung von JoVE in das Thema Belohnung und Sucht gesehen. In diesem Video haben wir uns mit dem Belohnungsweg, einigen der wichtigsten Fragen, die von Belohnungs- und Suchtforschern gestellt werden, und gängigen Methoden, die in diesem Bereich verwendet werden, befasst. Danke fürs Zuschauen!