Belohnungssystem (Reward system)

Das Belohnungssystem, auch als mesocorticolimbischer Kreislauf bekannt, umfasst eine Ansammlung neuronaler Strukturen, die Anreizausprägung (definiert als „Wollen“ oder Wunsch und Verlangen nach einer Belohnung und damit verbundener Motivation), assoziatives Lernen (hauptsächlich durch positive Verstärkung und klassische Konditionierung) und positiv bewertete Emotionen vermitteln, insbesondere solche mit Vergnügen als zentralem Element (z. B. Freude, Euphorie, und Ekstase). Eine Belohnung stellt eine attraktive und motivierende Reizeigenschaft dar, die sowohl appetitliches (oder Annäherungs-)Verhalten als auch konsumierendes Verhalten hervorruft. Konkret wird ein lohnender Reiz als „jeder Reiz, jedes Objekt, jedes Ereignis, jede Aktivität oder jede Situation charakterisiert, die das Potenzial hat, uns dazu zu bringen, uns ihr zu nähern und sie zu konsumieren“. Im Rahmen der operanten Konditionierung dienen belohnende Reize als positive Verstärker; Umgekehrt sind positive Verstärker von Natur aus lohnend. Dieses System treibt Tiere dazu, nach Reizen zu suchen oder sich auf Verhaltensweisen einzulassen, die ihre Fitness verbessern, wie etwa sexuelle Aktivitäten oder den Verzehr von energiereicher Nahrung. Das Überleben der meisten Tierarten hängt von der Maximierung der Exposition gegenüber nützlichen Reizen und der Minimierung des Kontakts mit schädlichen Reizen ab. Die Belohnungskognition trägt somit zu einem erhöhten Überlebens- und Fortpflanzungserfolg bei, indem sie assoziatives Lernen erleichtert, Annäherungs- und Vollzugsverhalten anregt und positiv bewertete Emotionen aktiviert. Folglich fungiert Belohnung als evolutionärer Mechanismus, der die adaptive Fitness von Tieren steigern soll. Im Zusammenhang mit Drogenabhängigkeit aktivieren bestimmte Substanzen den Belohnungskreislauf übermäßig, was zu zwanghaftem Substanzsuchverhalten führt, das durch die synaptische Plastizität in diesem Kreislauf angetrieben wird.

Das Belohnungssystem (der mesokortikolimbische Kreislauf) ist eine Gruppe neuronaler Strukturen, die für die Ausprägung von Anreizen (d. h. „Wollen“; Wunsch oder Verlangen nach einer Belohnung und Motivation), assoziativem Lernen (hauptsächlich positive Verstärkung und klassische Konditionierung) und positiv bewerteten Emotionen, insbesondere solchen, bei denen Vergnügen eine Kernkomponente ist (z. B. Freude, Euphorie und Ekstase), verantwortlich sind. Belohnung ist die attraktive und motivierende Eigenschaft eines Reizes, die appetitliches Verhalten, auch Annäherungsverhalten und konsumierendes Verhalten genannt, induziert. Ein lohnender Reiz wird als „jeder Reiz, jedes Objekt, jedes Ereignis, jede Aktivität oder jede Situation beschrieben, die das Potenzial hat, uns dazu zu bringen, uns ihr zu nähern und sie zu konsumieren“. Bei der operanten Konditionierung fungieren belohnende Reize als positive Verstärker; Es gilt jedoch auch die umgekehrte Aussage: Positive Verstärker sind lohnend. Das Belohnungssystem motiviert Tiere dazu, sich Reizen zu nähern oder sich auf Verhaltensweisen einzulassen, die die Fitness steigern (Sex, energiereiche Nahrung usw.). Das Überleben der meisten Tierarten hängt davon ab, dass der Kontakt mit nützlichen Reizen maximiert und der Kontakt mit schädlichen Reizen minimiert wird. Die Belohnungserkennung dient dazu, die Überlebens- und Fortpflanzungswahrscheinlichkeit zu erhöhen, indem sie assoziatives Lernen hervorruft, Annäherungs- und Vollzugsverhalten hervorruft und positiv bewertete Emotionen auslöst. Belohnung ist also ein Mechanismus, der entwickelt wurde, um die Anpassungsfähigkeit von Tieren zu verbessern. Bei Drogenabhängigkeit überaktivieren bestimmte Substanzen den Belohnungskreislauf, was zu zwanghaftem Substanzsuchverhalten aufgrund der synaptischen Plastizität im Kreislauf führt.

Primäre Belohnungen stellen eine Kategorie von Belohnungsreizen dar, die für das Überleben eines Individuums und seiner Nachkommen unerlässlich sind und sowohl homöostatische Belohnungen (z. B. schmackhaftes Essen) als auch reproduktive Belohnungen (z. B. sexueller Kontakt und elterliche Investition) umfassen. Intrinsische Belohnungen sind unbedingte Reize, die aufgrund ihrer angeborenen angenehmen Eigenschaften eine inhärente Attraktivität besitzen und Verhalten motivieren. Umgekehrt sind extrinsische Belohnungen (z. B. Geldgewinn oder der Besuch des Sieges einer Lieblingssportmannschaft) konditionierte Reize, die zwar attraktiv und verhaltensmotivierend, aber nicht intrinsisch angenehm sind. Der Motivationswert extrinsischer Belohnungen wird durch erlernte Assoziationen (d. h. Konditionierung) mit intrinsischen Belohnungen erworben. Nach der klassischen Konditionierung mit intrinsischen Belohnungen können auch extrinsische Belohnungen Freude hervorrufen (z. B. die Euphorie, die mit dem Gewinn eines großen Lotteriepreises einhergeht).

Definition

In den Neurowissenschaften bezieht sich das Belohnungssystem auf ein Netzwerk von Gehirnstrukturen und Nervenbahnen, die die belohnungsbezogene Wahrnehmung unterstützen. Dazu gehören assoziatives Lernen (hauptsächlich klassische Konditionierung und operante Verstärkung), Anreizsalienz (d. h. Motivation, „Wollen“, Begehren oder Verlangen nach einer Belohnung) und positiv bewertete Emotionen, insbesondere solche, die Freude beinhalten (d. h. hedonisches „Gefällt mir“).

Aktivitäten, die mit Belohnung verbunden sind, einschließlich Füttern, Bewegung, sexuelle Aktivität, Substanzgebrauch und soziale Interaktionen, tragen zu erhöhten Dopaminspiegeln bei, die anschließend das zentrale Nervensystem verändern (ZNS). Dopamin, ein wichtiger chemischer Botenstoff, ist maßgeblich an der Regulierung von Stimmung, Motivation, Belohnung und Vergnügen beteiligt.

Verhaltensweisen, die mit dem „Wollen“- oder Wunschaspekt der Belohnung verbunden sind, werden häufig mit Begriffen wie Appetitverhalten, Annäherungsverhalten, Vorbereitungsverhalten, instrumentelles Verhalten, vorausschauendes Verhalten und Suchen beschrieben. Umgekehrt werden Verhaltensweisen, die mit der „Gefällt mir“- oder Vergnügenskomponente der Belohnung verbunden sind, üblicherweise als Konsumverhalten und Annahmeverhalten bezeichnet.

Belohnungen haben drei Hauptfunktionen, die durch ihre Fähigkeit gekennzeichnet sind:

1. assoziatives Lernen erleichtern (insbesondere klassische Konditionierung und operante Verstärkung);
2. Beeinflussen Sie die Entscheidungsfindung und lösen Sie Annäherungsverhalten aus (durch die Zuschreibung von motivierender Bedeutung zu belohnenden Reizen);
3. Lösen positiv bewertete Emotionen aus, insbesondere Vergnügen.

Neuroanatomie

Übersicht

Die Gehirnstrukturen, aus denen das Belohnungssystem besteht, befinden sich überwiegend innerhalb der Kortiko-Basalganglien-Thalamo-Kortikalis-Schleife, wobei die Basalganglienkomponente seine Aktivität steuert. Die meisten Wege, die diese Strukturen des Belohnungssystems verbinden, bestehen aus glutamatergen Interneuronen, GABAergen mittelgroßen stacheligen Neuronen (MSNs) und dopaminergen Projektionsneuronen. Allerdings tragen auch andere Projektionsneuronentypen, wie zum Beispiel orexinerge Neuronen, dazu bei. Zu den Schlüsselkomponenten des Belohnungssystems gehören der ventrale tegmentale Bereich, das ventrale Striatum (einschließlich des Nucleus accumbens und des Riechhöckers), das dorsale Striatum (bestehend aus dem Nucleus caudatus und dem Putamen), die Substantia nigra (insbesondere die Pars Compacta und die Pars Reticulata), der präfrontale Kortex, der anteriore cinguläre Kortex, der Inselkortex, der Hippocampus und der Hypothalamus (insbesondere der orexinerger Kern im lateralen Hypothalamus), mehrere Thalamuskerne, der Nucleus subthalamicus, sowohl äußere als auch innere Segmente des Globus pallidus, das ventrale Pallidum, der Parabrachialkern, die Amygdala und die breitere erweiterte Amygdala. Darüber hinaus scheinen der dorsale Raphekern und das Kleinhirn neben den damit verbundenen Verhaltensweisen auch bestimmte Formen der belohnungsbezogenen Kognition zu modulieren, wie z. B. assoziatives Lernen, Motivationsausprägung und positive Emotionen. Der laterodorsale Nucleus tegmentalis (LDT), der Nucleus pedunculopontine (PPTg) und die laterale Habenula (LHb) sind ebenfalls in der Lage, sowohl aversive als auch anregende Salienz zu induzieren. Dies geschieht durch ihre Projektionen auf den ventralen tegmentalen Bereich (VTA), wobei das LHb sowohl direkt als auch indirekt über den rostromedialen tegmentalen Kern (RMTg) wirkt. Sowohl LDT als auch PPTg übertragen glutaminerge Projektionen an den VTA, indem sie auf dopaminergen Neuronen synapsen, ein Prozess, der Anreizsalienz erzeugen kann. Das LHb sendet glutaminerge Projektionen aus, wobei es hauptsächlich auf GABAerge RMTg-Neuronen synapsiert, die anschließend dopaminerge VTA-Neuronen hemmen. Dennoch enden einige LHb-Projektionen auch auf VTA-Interneuronen. Diese LHb-Projektionen werden sowohl durch aversive Reize als auch durch das Fehlen erwarteter Belohnungen aktiviert und ihre Erregung kann folglich eine Abneigung hervorrufen.

Ein erheblicher Teil der Dopaminwege, definiert als Neuronen, die Dopamin für die interneuronale Kommunikation nutzen und aus dem ventralen Tegmentalbereich stammen, sind integraler Bestandteil des Belohnungssystems. Innerhalb dieser Wege moduliert Dopamin die cAMP-Produktion, indem es entweder D1-ähnliche Rezeptoren stimuliert oder D2-ähnliche Rezeptoren hemmt. Darüber hinaus stellen die GABAergen mittelgroßen stacheligen Neuronen des Striatum wesentliche Bestandteile des Belohnungssystems dar. Glutamaterge Projektionskerne im Nucleus subthalamicus, im präfrontalen Kortex, im Hippocampus, im Thalamus und in der Amygdala stellen über Glutamatwege Verbindungen mit anderen Regionen des Belohnungssystems her. Das mediale Vorderhirnbündel, eine Ansammlung zahlreicher Nervenbahnen, die die Gehirnstimulationsbelohnung vermitteln (d. h. die Belohnung, die sich aus der direkten elektrochemischen Stimulation des lateralen Hypothalamus ergibt), bildet ebenfalls einen Bestandteil des Belohnungssystems.

Bezüglich der Aktivität des Nucleus accumbens und seiner Rolle bei der Erzeugung von „Gefallen“ und „Wollen“ wurden zwei Haupttheorien vorgeschlagen. Die Hemmungs- (oder Hyperpolarisierungs-)Hypothese geht davon aus, dass der Nucleus accumbens tonische Hemmwirkungen auf nachgelagerte Strukturen ausübt, einschließlich des ventralen Pallidums, des Hypothalamus oder des ventralen Tegmentalbereichs. Nach dieser Theorie führt die Hemmung von MSNs im Nucleus Accumbens (NAcc) zur Erregung dieser nachgeschalteten Strukturen und dadurch zur „Freisetzung“ von belohnungsbezogenem Verhalten. Obwohl GABA-Rezeptoragonisten sowohl „Gefallen“- als auch „Wollen“-Reaktionen innerhalb des Nucleus accumbens auslösen können, sind glutaminerge Inputs aus der basolateralen Amygdala, dem ventralen Hippocampus und dem medialen präfrontalen Kortex in der Lage, die Anreizwirkung zu steigern. Während die Mehrzahl der Studien auf eine Verringerung des neuronalen Feuerns von NAcc als Reaktion auf Belohnung hinweist, berichtet eine bemerkenswerte Untergruppe von Forschungsarbeiten über den gegenteiligen Effekt. Diese Diskrepanz hat zur Formulierung der Enthemmungs- (oder Depolarisierungs-)Hypothese geführt, die postuliert, dass die Erregung von NAcc-Neuronen oder zumindest bestimmten Teilmengen davon belohnungsbezogenes Verhalten antreibt.

Umfassende, fast fünf Jahrzehnte umfassende Forschung zur Belohnung durch Gehirnstimulation hat ergeben, dass zahlreiche Gehirnregionen die intrakranielle Selbststimulation aufrechterhalten können. Besonders wirksame Regionen sind der laterale Hypothalamus und die medialen Vorderhirnbündel. Durch die Stimulation in diesen Bereichen werden Fasern aktiviert, die die aufsteigenden Bahnen bilden, darunter die mesolimbische Dopaminbahn, die vom ventralen Tegmentalbereich zum Nucleus accumbens verläuft. Mehrere Faktoren unterstreichen die zentrale Rolle des mesolimbischen Dopaminwegs in belohnungsvermittelnden Schaltkreisen. Erstens ist die intrakranielle Selbststimulation bei Tieren mit einem signifikanten Anstieg der Dopaminfreisetzung über diesen Weg verbunden. Zweitens belegen experimentelle Erkenntnisse immer wieder, dass die Belohnung durch Gehirnstimulation Signalwege verstärkt, die typischerweise durch natürliche Belohnungen aktiviert werden. Darüber hinaus können sowohl die Medikamentenbelohnung als auch die intrakranielle Selbststimulation eine stärkere Aktivierung zentraler Belohnungsmechanismen bewirken, indem sie das Belohnungszentrum direkt stimulieren und periphere Nerven umgehen. Drittens löst die Verabreichung von Suchtmitteln oder die Ausübung natürlich belohnender Verhaltensweisen wie Essen oder sexuelle Aktivität eine ausgeprägte Dopaminausschüttung im Nucleus accumbens aus. Dennoch ist Dopamin nicht die einzige Neurochemikalie, die an der Gehirnbelohnung beteiligt ist.

Hauptneuronaler Pfad

Ventraler tegmentaler Bereich

• Der ventrale tegmentale Bereich (VTA) spielt eine entscheidende Rolle bei der Verarbeitung von Reizen und Hinweisen, die auf das Vorhandensein einer Belohnung hinweisen. Belohnende Reize, einschließlich aller Suchtmittel, beeinflussen diesen Schaltkreis, indem sie den VTA dazu veranlassen, über direkte oder indirekte Mechanismen Dopaminsignale an den Nucleus accumbens auszusenden. Die VTA umfasst zwei wichtige Pfade: den mesolimbischen Pfad, der in limbische (striatale) Regionen projiziert und Motivationsverhalten und -prozessen zugrunde liegt; und der mesokortikale Weg, der zum präfrontalen Kortex projiziert und kognitive Funktionen wie die Erfassung externer Hinweise unterstützt.
• Dopaminerge Neuronen in dieser Region wandeln die Aminosäure Tyrosin durch die Wirkung des Enzyms Tyrosinhydroxylase in DOPA um, das anschließend durch das Enzym DOPA-Decarboxylase in Dopamin umgewandelt wird.

Striatum (Nucleus Accumbens)

• Das Striatum ist maßgeblich an der Aneignung und Auslösung erlernter Verhaltensweisen als Reaktion auf belohnende Signale beteiligt. Das VTA projiziert zum Striatum und aktiviert GABAerge Medium Spiny Neurons über D1- und D2-Rezeptoren, die sich sowohl im ventralen (Nucleus Accumbens) als auch im dorsalen Striatum befinden.
• Das Ventrale Striatum (Nucleus Accumbens) spielt eine wichtige Rolle bei der Verhaltenserfassung, wenn es Eingaben vom VTA erhält, und bei der Verhaltensauslösung, wenn es Eingaben vom PFC erhält. Die Schale des Nucleus Accumbens (NAc) ragt zum Pallidum und zum VTA und reguliert so limbische und autonome Funktionen. Diese Projektion moduliert die verstärkenden Eigenschaften von Reizen und kurzfristige Aspekte der Belohnung. Umgekehrt projiziert der NAc-Kern auf die Substantia nigra und ist an der Entwicklung und dem Ausdruck belohnungssuchenden Verhaltens beteiligt. Es ist auch am räumlichen Lernen, der bedingten Reaktion und der impulsiven Entscheidung beteiligt, die die langfristigen Komponenten der Belohnung darstellen.
• Das dorsale Striatum ist am Lernen beteiligt, wobei das dorsale mediale Striatum speziell am zielgerichteten Lernen beteiligt ist und das dorsale laterale Striatum am Reiz-Reaktions-Lernen beteiligt ist, das die Grundlage für Pawlowsche Reaktionen bildet. Bei wiederholter Aktivierung durch Reize kann der Nucleus Accumbens das dorsale Striatum über eine intrastriatale Schleife aktivieren. Dieser Signalübergang vom NAc zum DS ermöglicht es belohnungsassoziierten Hinweisen, den DS auch dann zu aktivieren, wenn die Belohnung selbst fehlt. Eine solche Aktivierung kann Heißhunger und belohnungssuchendes Verhalten hervorrufen und ist ein Schlüsselmechanismus für die Auslösung von Rückfällen während einer Suchtabstinenz.

Präfrontaler Kortex

• Dopaminerge Neuronen aus dem VTA-Projekt zum PFC, wodurch glutamaterge Neuronen aktiviert werden, die wiederum in verschiedene andere Regionen projizieren, einschließlich des Dorsal Striatum und des NAc. Diese komplizierte Konnektivität ermöglicht es dem PFC letztendlich, Auffälligkeiten und bedingte Verhaltensweisen als Reaktion auf Reize zu vermitteln.
• Bezeichnenderweise aktiviert die Abstinenz von Suchtmitteln die glutamaterge Projektion vom PFC zum NAc, was anschließend ein starkes Verlangen hervorruft und die Wiedereinführung von Suchtverhalten nach der Abstinenz moduliert. Darüber hinaus interagiert der PFC über den mesokortikalen Weg mit dem VTA und erleichtert so die Verknüpfung von Umweltreizen mit Belohnungen.
• Mehrere mit dem präfrontalen Kortex assoziierte Gehirnregionen tragen deutlich zu Entscheidungsprozessen bei. Der dorsale anteriore cinguläre Kortex (dACC) überwacht den Kraftaufwand, die Konfliktlösung und die Fehlererkennung. Der ventromediale präfrontale Kortex (vmPFC) vermittelt das subjektive Erleben von Belohnung und erleichtert präferenzbasierte Entscheidungen. Der orbitofrontale Kortex (OFC) bewertet potenzielle Optionen und prognostiziert deren Konsequenzen, um Entscheidungen zu treffen. Zusammengenommen integrieren sich diese Regionen in dopaminerge Signalwege, um Belohnungen zu verarbeiten und Verhaltensreaktionen zu steuern.

Hippocampus

• Der Hippocampus erfüllt verschiedene Funktionen, insbesondere die Bildung und Speicherung von Erinnerungen. Innerhalb des Belohnungskreislaufs ist es entscheidend für die Verarbeitung kontextueller Erinnerungen und der damit verbundenen Hinweise. Letztendlich erleichtert es die Wiederherstellung belohnungssuchender Verhaltensweisen, wenn es bestimmten Hinweisen und kontextuellen Auslösern ausgesetzt wird.

Amygdala

• Die AMY empfängt afferente Projektionen vom VTA und projiziert efferent zum NAc. Die Amygdala spielt eine entscheidende Rolle bei der Bildung starker emotionaler Flashbulb-Erinnerungen und soll der Entwicklung robuster, mit Hinweisen verbundener Erinnerungen zugrunde liegen. Darüber hinaus ist es maßgeblich an der Vermittlung der anxiogenen Wirkungen des Entzugs und der bei Sucht beobachteten Eskalation des Drogenkonsums beteiligt.

Vergnügungszentren

Während Freude eine Komponente der Belohnung darstellt, rufen nicht alle Belohnungen von Natur aus angenehme Empfindungen hervor (z. B. löst monetärer Gewinn nicht automatisch Freude aus, es sei denn, es wird eine konditionierte Reaktion etabliert). Reize, die von Natur aus angenehm und folglich attraktiv sind, werden als intrinsische Belohnungen bezeichnet, wohingegen Reize, die attraktiv sind und Annäherungsverhalten motivieren, ohne intrinsisch angenehm zu sein, als extrinsische Belohnungen bezeichnet werden. Extrinsische Belohnungen, wie zum Beispiel Geld, leiten ihre lohnenden Eigenschaften aus einer erlernten Assoziation mit einer intrinsischen Belohnung ab. Folglich fungieren extrinsische Belohnungen als motivierende Attraktoren, die bei ihrem Erwerb in erster Linie „Wollen“- (Motivationstrieb) und nicht „Gefällt mir“-Reaktionen (hedonisches Vergnügen) hervorrufen.

Das Belohnungssystem umfasst Vergnügungszentren, auch bekannt als hedonische Hotspots, bei denen es sich um Gehirnstrukturen handelt, die für die Vermittlung von Vergnügen oder „Gefällt mir“-Reaktionen verantwortlich sind, die durch intrinsische Belohnungen hervorgerufen werden. Seit Oktober 2017 wurden spezifische hedonische Hotspots in Unterkompartimenten der Schale des Nucleus accumbens, des ventralen Pallidums, des Nucleus parabrachialis, des orbitofrontalen Cortex (OFC) und des Inselcortex identifiziert. Auch der Raphe-Kern wurde in diesem Zusammenhang in Betracht gezogen. Konkret liegt der hedonische Hotspot in der Schale des Nucleus accumbens im rostrodorsalen Quadranten der medialen Schale, wohingegen sich ein hedonischer Coldspot in einer weiter hinteren Region befindet. In ähnlicher Weise beherbergt das hintere ventrale Pallidum einen hedonischen Hotspot, während das vordere ventrale Pallidum einen hedonischen Coldspot enthält. Studien an Ratten haben gezeigt, dass Mikroinjektionen von Opioiden, Endocannabinoiden und Orexin die „Gefällt mir“-Reaktionen innerhalb dieser Hotspots verstärken können. Darüber hinaus zeigten hedonische Hotspots im vorderen OFC und hinteren Insula bei Ratten eine Reaktion auf Orexin und Opioide, eine Eigenschaft, die auch im überlappenden hedonischen Coldspot im vorderen Insula und im hinteren OFC beobachtet wurde. Umgekehrt reagierte der parabrachiale Kern-Hotspot ausschließlich auf Benzodiazepin-Rezeptor-Agonisten.

Hedonische Hotspots weisen eine funktionelle Konnektivität auf, sodass die Aktivierung eines Hotspots zur Rekrutierung anderer Hotspots führt, ein Phänomen, das durch die induzierte Expression von c-Fos, einem unmittelbar frühen Gen, belegt wird. Darüber hinaus schwächt die Hemmung eines einzelnen Hotspots die Effekte ab, die bei der Aktivierung eines anderen Hotspots beobachtet werden. Folglich wird angenommen, dass die gleichzeitige Aktivierung aller hedonischen Hotspots innerhalb des Belohnungssystems für die Erzeugung des Gefühls intensiver Euphorie von wesentlicher Bedeutung ist.

Das Belohnungssystem während der Adoleszenz

Das Belohnungssystem entwickelt sich weiter, bis das Gehirn die Erwachsenenreife erreicht, wobei seine Aktivität im Jugendalter deutlich zunimmt. Eine angemessene Entwicklung der neuronalen Schaltkreise, die an der Belohnung beteiligt sind, ist für den Einzelnen von entscheidender Bedeutung, um bei Entscheidungs- und Problemlösungsprozessen Effizienz zu erreichen. Die Entwicklung des Belohnungssystems beschleunigt sich typischerweise im Jugendalter, angetrieben durch den gesteigerten Wunsch einer Person nach Erkundungsaktivitäten, oft beeinflusst durch gesellschaftliche Ereignisse und Interaktionen mit Gleichaltrigen. Darüber hinaus entwickeln sich in dieser Entwicklungsphase soziale, emotionale und kognitive Fähigkeiten weiter, und ihr Fortschritt kann maßgeblich durch die Belohnung und ihren wahrgenommenen Wert beeinflusst werden und so zur grundlegenden Etablierung des Belohnungssystems beitragen.

Das Dopaminsystem spielt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung des Belohnungssystems im Jugendalter. Während der Adoleszenz erreicht die D1- und D2-Rezeptorexpression im Striatum ihren Höhepunkt, angetrieben durch intensive neuronale Reifungsprozesse wie synaptische Beschneidung, die zu einer veränderten Belohnungsempfindlichkeit führen kann. Anschließend nimmt die Expression dieser Rezeptoren mit zunehmendem Alter ab, was möglicherweise zu einer Verringerung der Belohnungsempfindlichkeit im Laufe des Lebens führt. Forschungsergebnisse deuten außerdem darauf hin, dass lohnende Erfahrungen im Jugendalter eine stärkere Dopaminausschüttung hervorrufen als vergleichbare Ereignisse im Erwachsenenalter.

Das ventrale Striatum dient während der gesamten Adoleszenz als entscheidender anatomischer Regulator für motivierte und belohnungssuchende Verhaltensweisen. Die Erwartung einer Belohnung ist bei Jugendlichen mit einer verminderten striatalen Aktivität verbunden, was möglicherweise zu einem erhöhten Risikoverhalten aufgrund unzureichender interner Belohnungssignale führt. Diese Deaktivierung des Striatums kann Menschen dazu zwingen, äußere Belohnungen anzustreben, wodurch der Reiz impulsiver und spontaner Handlungen erhöht wird. Folglich ist eine solche Deaktivierung mit der Ätiologie verschiedener Störungen in der jugendlichen Entwicklung verbunden, darunter Substanzstörungen, Spielsucht und Depressionen. Darüber hinaus kann die erhöhte Bedeutung sozialer Interaktionen mit Gleichaltrigen im Jugendalter zur Entstehung analoger Fehlanpassungsverhaltensweisen im Erwachsenenalter beitragen. Die basolaterale Amygdala, ein Bestandteil des limbischen Systems, stellt ein weiteres entscheidendes Element bei der Entwicklung des Belohnungssystems dar, da sie an der Regulierung von Emotionen, Entscheidungen und belohnungsbezogenen Verhaltensweisen beteiligt ist. Es wird vermutet, dass es ein zentraler Regulator der sozialen Interaktion ist, wobei seine Aktivierung neuronaler Projektionen zum präfrontalen Kortex (PFC) das soziale Engagement abschwächt. Sozialverhalten ist ein zusätzlicher Faktor, der die emotionale und kognitive Entwicklung von Jugendlichen beeinflusst, und Störungen in diesem Bereich können sich in veränderten Verhaltensweisen im Erwachsenenalter äußern.

Empirische Belege deuten darauf hin, dass der Großteil der Entwicklung des Belohnungssystems während der Adoleszenz stattfindet, vor allem weil dieser Zeitraum eine kritische Phase für die allgemeine Reifung des Gehirns darstellt. Der Entwicklungsverlauf des Belohnungssystems bei Jugendlichen wird von mehreren Schlüsselfaktoren beeinflusst, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, der Neuorganisation neuronaler Schaltkreise, geschlechtsspezifischen Unterschieden, der Reifung des mesokortikolimbischen Signalwegs und der Beteiligung an neuartigen belohnungsbezogenen Aktivitäten. Zusammengenommen verdeutlichen diese Elemente die Adoleszenz als einen entscheidenden Zeitraum für die Gestaltung von Mustern der Belohnungsverarbeitung und der damit verbundenen Verhaltensweisen, die untrennbar mit der Entwicklung des Belohnungssystems des Gehirns verbunden sind.

Wollen und Gefällt mir

Anreizsalienz, oft als „Wollen“ oder „Verlangen“ bezeichnet, stellt ein Motivationsattribut dar, das einem belohnenden Reiz durch die Schale des Nucleus accumbens (NAcc-Schale) verliehen wird. Das Ausmaß der dopaminergen Neurotransmission vom mesolimbischen Weg in die NAcc-Hülle zeigt eine starke Korrelation mit der Intensität der Anreizsalienz, die belohnenden Reizen zugeschrieben wird.

Die Aktivierung der dorsorostralen Nucleus accumbens-Region korreliert mit einer Steigerung des „Wollens“, ohne dass gleichzeitig eine Zunahme des „Gefällt mir“ einhergeht. Dennoch vermittelt die dopaminerge Neurotransmission innerhalb der Hülle des Nucleus accumbens nicht nur appetitive Motivationsausprägung (d. h. Anreizausprägung) gegenüber belohnenden Reizen, sondern auch aversive Motivationsausprägung, die das Verhalten von unerwünschten Reizen fernhält. Im dorsalen Striatum erzeugt die Aktivierung von D1-exprimierenden mittelgroßen stacheligen Neuronen (MSNs) appetitive Anreizwirkung, während die Aktivierung von D2-exprimierenden MSNs Abneigung hervorruft. Im Gegensatz dazu ist diese Dichotomie im NAcc weniger ausgeprägt; Die Aktivierung sowohl der D1- als auch der D2-MSNs reicht aus, um die Motivation zu steigern, wahrscheinlich durch Enthemmung des ventralen Tegmentalbereichs (VTA) durch Hemmung des ventralen Pallidums.

Die 1993 von Terry Robinson und Kent Berridge entwickelte Anreiz-Sensibilisierungstheorie geht davon aus, dass Belohnung verschiedene psychologische Komponenten umfasst: Wollen (Anreiz) und Gefallen (Vergnügen). Diese Theorie erklärt die verstärkte Auseinandersetzung mit bestimmten Reizen wie Schokolade, indem sie zwei unabhängige Faktoren identifiziert: den Wunsch, den Reiz zu erlangen (wollen) und die daraus resultierende hedonische Wirkung (mögen). Robinson und Berridge schlugen zunächst vor, dass Wollen und Mögen Facetten eines einheitlichen Prozesses darstellen, der dazu führt, dass Belohnungen typischerweise gleichzeitig gewünscht und genossen werden. Dennoch können diese Komponenten unter bestimmten Bedingungen voneinander abweichen und sich unabhängig voneinander verändern. Beispielsweise können Ratten, denen Dopamin verabreicht wurde, ein vermindertes Verlangen nach Nahrung zeigen, was dazu führt, dass sie mit dem Fressen aufhören, ihr Verhalten deutet jedoch auf eine anhaltende Vorliebe für die Nahrung hin. In ähnlicher Weise steigert die Aktivierung von Selbststimulationselektroden im lateralen Hypothalamus von Ratten den Appetit, löst aber gleichzeitig aversivere Reaktionen auf Geschmacksrichtungen wie Zucker und Salz aus, was darauf hindeutet, dass diese Stimulation das Verlangen steigert, ohne den Geschmack zu steigern. Diese Ergebnisse zeigen insgesamt, dass das Belohnungssystem von Ratten unabhängige Prozesse des Wollens und Mögens umfasst. Es wird angenommen, dass die gewünschte Komponente durch dopaminerge Signalwege reguliert wird, während angenommen wird, dass die mögende Komponente durch Opiat-GABA-Endocannabinoid-Systeme gesteuert wird.

Das Anti-Reward-System

Koob und Le Moal postulierten die Existenz eines bestimmten neuronalen Schaltkreises, den sie Anti-Belohnungsschaltkreis nannten und der für die Abschwächung von Verhaltensweisen verantwortlich ist, die auf das Streben nach Belohnungen abzielen. Dieser Schaltkreis fungiert als Hemmmechanismus im Belohnungssystem und verhindert so übermäßiges Engagement in Verhaltensweisen wie übermäßigem Essenskonsum oder zwanghafter sexueller Aktivität. Zu den Schlüsselstrukturen innerhalb dieses Kreislaufs gehören verschiedene Regionen der Amygdala, insbesondere der Bettkern der Stria terminalis und des zentralen Kerns, sowie der Nucleus Accumbens, neben Signalmolekülen wie Noradrenalin, Corticotropin-Releasing-Faktor und Dynorphin. Darüber hinaus wird angenommen, dass dieser Schaltkreis die aversiven Aspekte von Stress vermittelt und daher an den Sucht- und Entzugsprozessen beteiligt ist. Obwohl der Belohnungskreislauf die für die Suchtentwicklung entscheidende anfängliche positive Verstärkung vermittelt, überwiegt der Anti-Belohnungskreislauf anschließend durch negative Verstärkung, die dann zum weiteren Streben nach belohnenden Reizen motiviert.

Lernmechanismen

Belohnende Reize können das Lernen sowohl durch klassische (Pawlowsche) Konditionierung als auch durch operante (instrumentelle) Konditionierung vorantreiben. Bei der klassischen Konditionierung fungiert eine Belohnung als unbedingter Reiz, der bei Assoziation mit einem konditionierten Reiz den konditionierten Reiz dazu veranlasst, sowohl muskuloskelettale Reaktionen (die sich als grundlegendes Annäherungs- und Vermeidungsverhalten manifestieren) als auch vegetative Reaktionen hervorzurufen. Bei der operanten Konditionierung dient eine Belohnung als Verstärker und verstärkt oder unterstützt dadurch die Handlungen, die zum Erreichen der Belohnung führen. Erlernte Verhaltensweisen können ein unterschiedliches Maß an Sensibilität gegenüber dem Wert der daraus resultierenden Ergebnisse aufweisen. Verhaltensweisen, die sowohl auf die Kontingenz eines Ergebnisses von der Ausführung einer Handlung als auch auf den Wert des Ergebnisses reagieren, werden als zielgerichtet eingestuft, während Handlungen, die unabhängig von Kontingenz oder Wert hervorgerufen werden, als Gewohnheiten bezeichnet werden. Es wird angenommen, dass diese Unterscheidung zwei unterschiedliche Formen des Lernens widerspiegelt: modellfreies und modellbasiertes Lernen. Modellfreies Lernen erfordert die einfache Zwischenspeicherung und Aktualisierung von Wertschätzungen. Umgekehrt beinhaltet modellbasiertes Lernen die Speicherung und Konstruktion einer internen Darstellung von Ereignissen, was inferenzielles Denken und flexible Vorhersagen ermöglicht. Während Pawlowsche Konditionierung im Allgemeinen als modellfrei gilt, zeigt die einem konditionierten Reiz zugeschriebene Anreizsalienz Flexibilität als Reaktion auf Veränderungen in internen Motivationszuständen.

Getrennte neuronale Systeme sind für die Herstellung von Zusammenhängen zwischen Reizen und Ergebnissen, Aktionen und Ergebnissen sowie Reizen und Reaktionen verantwortlich. Während die klassische Konditionierung nicht ausschließlich auf das Belohnungssystem beschränkt ist, ist der Nucleus accumbens für die Verbesserung der instrumentellen Leistung durch Reize von entscheidender Bedeutung, ein Phänomen, das als Pawlowscher-instrumenteller Transfer bekannt ist. Gewohnheitsmäßiges und zielgerichtetes instrumentelles Lernen hängen vom lateralen Striatum bzw. dem medialen Striatum ab.

Während des instrumentellen Lernens treten gegensätzliche Veränderungen im Verhältnis von AMPA- zu NMDA-Rezeptoren und phosphoryliertem ERK in den MSNs vom D₁-Typ und D₂-Typ auf, die den direkten bzw. indirekten Signalweg darstellen. Diese Veränderungen der synaptischen Plastizität und das damit verbundene Lernen hängen von der Aktivierung striataler D1- und NMDA-Rezeptoren ab. Die durch D1-Rezeptoren initiierte intrazelluläre Kaskade umfasst die Rekrutierung von Proteinkinase A und durch anschließende Phosphorylierung von DARPP-32 die Hemmung von Phosphatasen, die ERK deaktivieren. NMDA-Rezeptoren aktivieren ERK über einen unterschiedlichen, aber miteinander verbundenen Ras-Raf-MEK-ERK-Weg. Die NMDA-vermittelte ERK-Aktivierung allein ist selbstlimitierend, da die NMDA-Aktivierung gleichzeitig die PKA-vermittelte Unterdrückung von ERK-deaktivierenden Phosphatasen hemmt. Wenn jedoch D1- und NMDA-Kaskaden gleichzeitig aktiviert werden, zeigen sie synergistische Effekte, und die daraus resultierende ERK-Aktivierung moduliert die synaptische Plastizität, was sich in einer Umstrukturierung der Wirbelsäule, AMPA-Rezeptortransport, CREB-Regulierung und einer verbesserten zellulären Erregbarkeit durch Kv4.2-Hemmung äußert.

Störungen

Sucht

Die Überexpression von ΔFosB (DeltaFosB), einem Gentranskriptionsfaktor, in den mittelgroßen stacheligen Neuronen des D1-Typs des Nucleus accumbens stellt eine kritische gemeinsame Determinante für fast alle Suchtformen (d. h. Verhaltens- und Drogensucht) dar, die suchtassoziiertes Verhalten und neuronale Plastizität auslöst. Insbesondere erleichtert ΔFosB die Selbstverabreichung, Belohnungssensibilisierung und Kreuzsensibilisierungsphänomene im Zusammenhang mit bestimmten Suchtmitteln und Aktivitäten. Darüber hinaus gelten spezifische epigenetische Veränderungen an Histonproteinschwänzen (d. h. Histonmodifikationen) in bestimmten Gehirnregionen als entscheidend für die molekularen Grundlagen von Suchtzuständen.

Substanzen und Verhaltensweisen, die durch ihr Suchtpotenzial gekennzeichnet sind, sind von Natur aus belohnend und verstärkend (d. h. sind süchtig machend), eine Folge ihrer Wirkung auf den Dopamin-Belohnungsweg.

Der laterale Hypothalamus und das mediale Vorderhirnbündel waren die am ausführlichsten untersuchten Belohnungsstellen für die Hirnstimulation, insbesondere in der Forschung, die die Auswirkungen von Arzneimitteln auf die Belohnung für die Hirnstimulation untersuchte. Das mesolimbische Dopaminsystem, das durch seine efferenten Projektionen auf den Nucleus accumbens und die lokalen GABAergen Afferenzen gekennzeichnet ist, ist das Neurotransmittersystem, das am eindeutigsten mit den gewohnheitsbildenden Eigenschaften von Drogen verbunden ist. Die belohnende Wirkung von Amphetamin und Kokain manifestiert sich hauptsächlich an dopaminergen Synapsen im Nucleus accumbens und erstreckt sich möglicherweise auf den medialen präfrontalen Kortex. Darüber hinaus erwerben Ratten ein Hebeldruckverhalten für Kokain-Mikroinjektionen in den medialen präfrontalen Kortex, ein Mechanismus, der den Dopaminumsatz im Nucleus accumbens erhöht. Die direkte Nikotininfusion in den Nucleus accumbens erhöht in ähnlicher Weise die lokale Dopaminfreisetzung, wahrscheinlich durch einen präsynaptischen Mechanismus, der die dopaminergen Terminals in diesem Bereich beeinflusst. Nikotinrezeptoren befinden sich auf dopaminergen Zellkörpern, und die lokale Verabreichung von Nikotin verstärkt das Feuern dopaminerger Zellen, ein Prozess, der für die Nikotinbelohnung entscheidend ist. Umgekehrt können bestimmte andere gewohnheitsbildende Medikamente die Leistung mittelgroßer stacheliger Neuronen verringern, selbst wenn sie dopaminerge Projektionen aktivieren. In Bezug auf Opiate stellen die GABAergen Neuronen des ventralen tegmentalen Bereichs die Stelle mit der niedrigsten Schwelle für Belohnungseffekte dar und dienen als sekundärer Ort für opiatinduzierte Belohnungsaktionen auf die mittelgroßen stacheligen Ausgabeneuronen des Nucleus accumbens. Folglich umfassen die grundlegenden Komponenten der derzeit charakterisierten Arzneimittelbelohnungsschaltkreise: GABAerge Afferenzen zu mesolimbischen Dopaminneuronen (das primäre Substrat für die Opiatbelohnung), die mesolimbischen Dopaminneuronen selbst (das primäre Substrat für die Belohnung durch psychomotorische Stimulanzien) und GABAerge Efferenzen zu mesolimbischen Dopaminneuronen (eine sekundäre Stelle für die Opiatbelohnung).

Motivation

Eine abweichende Motivationsausprägung manifestiert sich bei verschiedenen psychiatrischen Symptomen und Störungen. Anhedonie, die üblicherweise als verminderte Fähigkeit zum Vergnügen verstanden wird, wurde als Hinweis auf eine abgeschwächte Anreizwirkung neu konzeptualisiert, da die meisten anhedonischen Individuen die Fähigkeit zum „Liken“ behalten. Umgekehrt ist eine erhöhte Anreizausprägung, insbesondere wenn sie sich eng auf bestimmte Reize konzentriert, typisch für Verhaltens- und Substanzabhängigkeit. Bei Erkrankungen wie Angst oder Paranoia kann die zugrunde liegende Dysfunktion eine erhöhte aversive Ausprägung beinhalten. Zeitgenössische Forschung verbindet Anhedonie mit zwei vorgeschlagenen Formen des Vergnügens: „vorausschauend“ und „vollendend“.

Neuroimaging-Untersuchungen in verschiedenen diagnostischen Kategorien im Zusammenhang mit Anhedonie weisen durchweg auf eine verminderte Aktivität im orbitofrontalen Kortex (OFC) und im ventralen Striatum hin. Darüber hinaus ergab eine Metaanalyse, dass Anhedonie mit abgeschwächten neuronalen Reaktionen auf die Belohnungserwartung im Nucleus caudatus, im Putamen, im Nucleus accumbens und im medialen präfrontalen Kortex (mPFC) korreliert.

Die Reifung des Belohnungssystems ist während der Adoleszenz von entscheidender Bedeutung, einer Zeit, in der Personen besonders anfällig für erhöhtes Risikoverhalten, Substanzgebrauchsstörungen und Stimmungsstörungen sind. Angesichts der integralen Rolle von Dopamin bei der Belohnungsverarbeitung ist es an der Entwicklung von Suchtverhalten beteiligt, das sich in dieser Entwicklungsphase manifestieren kann. Studien haben gezeigt, dass sowohl Risikoverhalten als auch die Erwartung einer finanziellen Belohnung mit einer erhöhten Aktivität im ventralen Striatum verbunden sind, einem zentralen Bereich, der an der Bildung von Belohnungspfaden beteiligt ist.

Stimmungsstörungen

Bestimmte Formen der Depression zeichnen sich durch eine verminderte Motivation aus, die sich in der Bereitschaft äußert, sich anzustrengen, um eine Belohnung zu erhalten. Diese beobachteten Anomalien wurden vorläufig mit einer verminderten Aktivität in den Striatalregionen in Verbindung gebracht. Während angenommen wird, dass dopaminerge Dysfunktionen dazu beitragen, haben die meisten Untersuchungen zur Rolle von Dopamin bei Depressionen zu keinem schlüssigen Ergebnis geführt. Obwohl sowohl Post-Mortem- als auch Neuroimaging-Studien Anomalien in mehreren Regionen des Belohnungssystems identifiziert haben, konnten nur wenige Ergebnisse eine konsistente Replikation erreichen. Einige Untersuchungen deuten auf eine verminderte Aktivität im Nucleus accumbens (NAcc), im Hippocampus, im medialen präfrontalen Kortex (mPFC) und im orbitofrontalen Kortex (OFC) sowie auf eine erhöhte Aktivität in der basolateralen Amygdala und dem subgenualen cingulären Kortex (sgACC) bei Aufgaben hin, die Belohnung oder positive Reize beinhalten. Diese Neuroimaging-Anomalien werden durch begrenzte Obduktionsuntersuchungen gestützt, die auf reduzierte erregende Synapsen innerhalb des mPFC schließen lassen. Die verminderte mPFC-Aktivität bei belohnungsbezogenen Aufgaben ist offenbar auf eher dorsale Bereiche beschränkt, insbesondere auf den prägenuellen cingulären Kortex, wohingegen der weiter ventral gelegene sgACC in depressiven Zuständen Hyperaktivität zeigt.

Untersuchungen der zugrunde liegenden neuronalen Schaltkreise mithilfe von Tiermodellen haben ebenfalls widersprüchliche Ergebnisse erbracht. Zwei primäre Paradigmen, chronischer sozialer Niederlagenstress (CSDS) und chronischer milder Stress (CMS), werden häufig zur Simulation von Depressionen eingesetzt, unter mehreren verfügbaren Modellen. CSDS führt zu einer verringerten Präferenz für Saccharose, verringerten sozialen Interaktionen und erhöhter Immobilität im Zwangsschwimmtest. In ähnlicher Weise verringert CMS auch die Saccharosepräferenz und Verhaltensverzweiflung, was durch Schwanzaufhängungs- und Zwangsschwimmtests bewertet wird. Für CSDS anfällige Tiere zeigen eine verstärkte phasische ventrale tegmentale Bereichsfeuerung (VTA). Die Hemmung von VTA-NAcc-Projektionen mildert durch CSDS verursachte Verhaltensdefizite. Allerdings verschärft die Hemmung von VTA-mPFC-Projektionen den sozialen Rückzug. Umgekehrt wurden die mit CMS verbundenen Verringerungen der Saccharosepräferenz und Immobilität durch VTA-Anregung abgeschwächt bzw. durch VTA-Hemmung verstärkt. Während diese Diskrepanzen möglicherweise auf Variationen in den Stimulationsprotokollen oder Einschränkungen in den Translationsparadigmen zurückzuführen sind, kann die Variabilität der Ergebnisse auch auf die heterogenen funktionellen Eigenschaften belohnungsbezogener Hirnregionen zurückzuführen sein.

Optogenetische Stimulation des medialen präfrontalen Kortex (mPFC) ruft global antidepressive Wirkungen hervor. Dieses therapeutische Ergebnis scheint auf das Nagetier-Homolog des prägenualen anterioren cingulären Kortex (pgACC), insbesondere den prälimbischen Kortex, beschränkt zu sein, da die Stimulation des Nagetier-Homologs des subgenuellen anterioren cingulären Kortex (sgACC), des infralimbischen Kortex, keine erkennbaren Verhaltensergebnisse liefert. Darüber hinaus löst eine tiefe Hirnstimulation im infralimbischen Kortex, von der angenommen wird, dass sie einen hemmenden Einfluss ausübt, ebenfalls eine antidepressive Reaktion aus. Dieser Befund steht im Einklang mit der Beobachtung, dass eine pharmakologische Hemmung des infralimbischen Kortex depressives Verhalten lindert.

Schizophrenie

Schizophrenie ist durch Beeinträchtigungen der Motivation gekennzeichnet, die häufig zusammen mit anderen negativen Symptomen wie einer verminderten spontanen verbalen Leistung kategorisiert werden. Es wird allgemein berichtet, dass die subjektive Erfahrung des „Likens“ sowohl auf Verhaltens- als auch auf neuronaler Ebene erhalten bleibt, obwohl die Ergebnisse möglicherweise von bestimmten Reizen, wie z. B. monetären Belohnungen, abhängen. Darüber hinaus bleiben implizites Lernen und einfache belohnungsbezogene Aufgaben bei Schizophrenie unbeeinträchtigt. Stattdessen werden Beeinträchtigungen des Belohnungssystems bei belohnungsbezogenen Aufgaben deutlich, die eine höhere kognitive Verarbeitung erfordern. Diese Defizite hängen mit einer abnormalen Aktivität sowohl im Striatum als auch im orbitofrontalen Kortex (OFC) sowie mit Funktionsstörungen in Bereichen zusammen, die an kognitiven Funktionen beteiligt sind, wie dem dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC).

Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung

Bei Personen, bei denen ADHS diagnostiziert wurde, sind Kernkomponenten des Belohnungssystems unteraktiv, was es schwierig macht, bei Routineaktivitäten Befriedigung zu finden. Menschen mit dieser Störung erleben einen Motivationsschub nach hochstimulierenden Verhaltensweisen, die eine Freisetzung von Dopamin auslösen. Nach diesem Motivationsschub und der damit verbundenen Belohnung führt eine Rückkehr zum Ausgangsniveau zu einem sofortigen Rückgang der Motivation.

Personen, die häufiger ADHS-bezogene Verhaltensweisen aufweisen, zeigen abgeschwächte neuronale Reaktionen auf die Erwartung einer Belohnung und nicht auf deren Bereitstellung, insbesondere im Nucleus accumbens. Während ein anfänglicher Motivationsimpuls und ein Dopaminschub auftreten können, besteht eine erhöhte Neigung zu einem deutlichen Rückgang der Motivation.

Beeinträchtigungen der dopaminergen und serotonergen Funktion gelten als entscheidende Faktoren bei ADHS. Diese Funktionsstörungen können zu exekutiven Defiziten wie einer Fehlregulation der Belohnungsverarbeitung und zu Motivationsstörungen, einschließlich Anhedonie, führen.

Verlauf

Der erste Hinweis auf ein gehirnbasiertes Belohnungssystem ging auf eine zufällige Entdeckung von James Olds und Peter Milner im Jahr 1954 zurück. Sie beobachteten, dass Ratten Verhaltensweisen zeigten, wie etwa das Drücken einer Stange, um sich selbst kurze elektrische Reizstöße an bestimmten Stellen im Gehirn zu verabreichen. Dieses Phänomen wird als intrakranielle Selbststimulation oder Gehirnstimulationsbelohnung bezeichnet. Typischerweise drücken Ratten hunderte oder tausende Male pro Stunde einen Hebel, um diese Gehirnstimulation zu erhalten, und hören erst auf, wenn sie erschöpft sind. Bei Versuchen, Ratten das Lösen von Problemen und die Navigation durch Labyrinthe beizubringen, schien die Stimulation bestimmter Gehirnregionen bei den Tieren Freude hervorzurufen. Ähnliche Ergebnisse wurden berichtet, als dieser Ansatz auf Menschen angewendet wurde. Die zugrunde liegende Erklärung dafür, dass Tiere Verhaltensweisen an den Tag legen, die keinen Überlebenswert für sich selbst oder ihre Art haben, ist, dass die Gehirnstimulation das für die Belohnung verantwortliche neuronale System aktiviert.

Eine grundlegende Entdeckung der Forscher James Olds und Peter Milner im Jahr 1954 ergab, dass die elektrische Niederspannungsstimulation bestimmter Regionen im Gehirn einer Ratte als Belohnung fungierte und den Tieren das Erlernen des Navigierens durch Labyrinthe und des Lösens von Problemen erleichterte. Diese Stimulation bestimmter Gehirnbereiche schien bei den Tieren Freude hervorzurufen, und spätere Untersuchungen zeigten, dass auch Menschen durch eine solche Stimulation angenehme Empfindungen verspürten. Wenn Ratten in Skinner-Boxen gesetzt wurden, wo sie das Belohnungssystem durch Drücken eines Hebels aktivieren konnten, drückten sie über längere Zeiträume. In den folgenden zwei Jahrzehnten durchgeführte Forschungen haben gezeigt, dass Dopamin eine primäre Neurochemikalie ist, die die neuronale Signalübertragung in diesen Regionen erleichtert, was zu seiner Bezeichnung als „Vergnügungschemikalie“ des Gehirns führte.

Vor Kurzem, im Jahr 2018, demonstrierten Ivan De Araujo und Kollegen die Stimulation des Belohnungssystems über den Vagusnerv mithilfe von Nährstoffen im Darm.

Frühere Geschichte

Ivan Pavlov, ein Psychologe, nutzte das Belohnungssystem im späten 19. Jahrhundert, um die klassische Konditionierung zu untersuchen. Pawlows Methodik bestand darin, Hunde zu konditionieren, indem sie ihnen konsequent Futter, eine Belohnung, gaben, nachdem sie eine Glocke oder einen anderen spezifischen Reiz wahrgenommen hatten, und so einen Zusammenhang zwischen dem Futter und dem Reiz herstellten. Gleichzeitig nutzte Edward Thorndike das Belohnungssystem in seinen Studien zur operanten Konditionierung. Er initiierte Experimente, indem er Katzen in Puzzle-Boxen platzierte und das Futter außen platzierte, um einen Anreiz zur Flucht zu schaffen. Die Katzen arbeiteten aktiv daran, die Puzzle-Box zu verlassen und an das Futter zu gelangen. Obwohl die Katzen bei der Flucht das Futter fraßen, beobachtete Thorndike, dass sie auch ohne die unmittelbare Belohnung durch Futter versuchen würden, aus der Kiste zu entkommen. Thorndike nutzte die Belohnungen von Futter und Freiheit, um das Belohnungssystem der Katzen zu aktivieren und so ihren Lernprozess zum Entkommen aus dem Gehege zu untersuchen.

Andere Arten

Tiere lernen schnell, eine Stange zu drücken, um direkte Injektionen von Opiaten in das Tegmentum des Mittelhirns oder den Nucleus accumbens zu erhalten. Dieselben Tiere können jedoch keine Opiate gewinnen, wenn die dopaminergen Neuronen des mesolimbischen Signalwegs inaktiviert sind. Aus dieser Perspektive zeigen Tiere, ähnlich wie Menschen, Verhaltensweisen, die die Dopaminausschüttung steigern.

Kent Berridge, ein bekannter Forscher auf dem Gebiet der affektiven Neurowissenschaften, beobachtete, dass süße (gemocht) und bittere (nicht gemochte) Geschmäcker unterschiedliche orofaziale Ausdrücke hervorriefen, die bei menschlichen Neugeborenen, Orang-Utans und Ratten durchweg gezeigt wurden. Diese Beobachtung lieferte empirische Unterstützung für die Annahme, dass Freude, insbesondere Gefallen, objektive Eigenschaften besitzt und grundsätzlich bei verschiedenen Tierarten erhalten bleibt. Während zahlreiche neurowissenschaftliche Untersuchungen auf einen direkten Zusammenhang zwischen der durch eine Belohnung freigesetzten Dopaminmenge und ihrer wahrgenommenen Wirksamkeit hingewiesen haben, die als hedonische Wirkung bezeichnet wird und durch die für die Belohnung aufgewendete Anstrengung und die intrinsischen Eigenschaften der Belohnung moduliert werden kann, ergab Berridges Forschung eine erhebliche Divergenz. Er fand heraus, dass die Hemmung des Dopaminsystems die positive Reaktion auf süße Reize, gemessen am Gesichtsausdruck, offenbar nicht veränderte. Dies deutete darauf hin, dass die hedonische Wirkung unabhängig von der Zuckermenge blieb, was die vorherrschende Annahme, dass Dopamin ausschließlich Vergnügen vermittelt, in Frage stellt, selbst wenn substanziellere Dopaminmodifikationen vorliegen. Dennoch kam eine im Januar 2019 durchgeführte klinische Untersuchung, in der der Einfluss eines Dopamin-Vorläufers (Levodopa), eines Antagonisten (Risperidon) und eines Placebos auf musikalische Belohnungsreaktionen untersucht wurde – einschließlich der Intensität des Vergnügens während musikalischer Schüttelfrost, quantifiziert über elektrodermale Aktivitätsverschiebungen und subjektive Bewertungen – zu dem Schluss, dass die Modulation der Dopamin-Neurotransmission bidirektional die Lustwahrnehmung, insbesondere die hedonische Wirkung von Musik, beim Menschen reguliert Teilnehmer. Diese Studie unterstrich, dass eine verstärkte Dopamin-Neurotransmission eine unabdingbare Voraussetzung für das Erleben angenehmer hedonischer Reaktionen auf Musik beim Menschen darstellt.

Berridge formulierte anschließend die Anreiz-Salience-Hypothese, um die wollende Dimension von Belohnungen zu klären. Diese Hypothese erklärt den zwanghaften Drogenkonsum, der bei Suchtkranken beobachtet wird, auch wenn die Substanz keine Euphorie mehr hervorruft, und erklärt das anhaltende Verlangen nach dem Entzug. Bestimmte Suchtkranke reagieren verstärkt auf bestimmte Reize, ein Phänomen, das mit drogeninduzierten neuronalen Veränderungen zusammenhängt. Diese zerebrale Sensibilisierung spiegelt die Wirkung von Dopamin wider, da sowohl Wunsch- als auch Gefällt mir-Reaktionen beteiligt sind. Angesichts der allgegenwärtigen Natur von Belohnungssystemen werden analoge Veränderungen der Gehirnfunktion und des Gehirnverhaltens sowohl bei Menschen als auch bei Tieren beobachtet.

Referenzen

Referenzen

• Young, Jared W.; Anticevic, Alan; Barch, Deanna M. (2018). „Kognitive und motivierende Neurowissenschaft psychotischer Störungen.“ In Charney, Dennis S.; Sklar, Pamela; Buxbaum, Joseph D.; Nestler, Eric J. (Hrsg.). Charney & Nestlers Neurobiologie psychischer Erkrankungen (5. Aufl.). New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-068142-5.
  • Scholarpedia-Belohnung
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