Dopamin bei der Verhaltenssteuerung

Bei Entscheidungen und der Steuerung von Verhalten spielt der Botenstoff Dopamin eine wesentliche Rolle. Jüngst haben Siju et al. (2020) die Funktionen von Dopamin beim Entscheiden und bei der Steuerung von Bewegung untersucht. Ausgangspunkt war die Überlegung, dass Lebewesen eine angeborene Duft- und Geschmackspräferenz haben, wobei attraktive Gerüche etwa mit Nahrung verknüpft sind, während weniger attraktive Düften wie der von verdorbenen Speisen gemieden werden. Auch beim Geschmack haben alle Lebewesen ähnliche Präferenzen, denn Zucker und Fette werden positiv wahrgenommen, ein bitterer Geschmack eher negativ. Für solche Bewertungen benötigt man Signale im Gehirn, die eine Bewertung vornehmen, wobei dabei das dopaminerge System im Gehirn, auch Belohnungssystem, eine zentrale Rolle spielt. Neuronen, die Dopamin produzieren, sind aber auch für viele Erkrankungen relevant, denn Suchtverhalten, Übergewicht oder auch die Parkinson’sche Krankheit stehen damit im Zusammenhang, wobei bei Sucht oder Adipositas das Belohnungssystem durcheinander gerät, während bei Parkinson dopaminerge Neuronen ab sterben und die motorische Steuerung beeinflussen. Forschungen zu Dopamin dazu werden häufig an der Fliege Drosophila melanogaster durchgeführt, da bei dieser Fliege die neuronalen Netze um einiges einfacher aufgebaut sind als beim Menschen und es genetische Manipulationen erlauben, die Rolle von einzelnen Netzwerkkomponenten gezielt ein- und auszuschalten oder zu verändern. Hinzu kommt, dass Dopamin im Gehirn von Menschen und Insekten eine sehr ähnliche Rolle spielt, sodass Dopamin zu den am intensivsten untersuchten Signalen im Gehirn gehört, denn es ist sowohl mit kognitive Phänomenen wie Motivation, Verstärkung, zielorientiertem Verhalten, motorischer Kontrolle und Bewegung, Entscheidungsfindung und Lernen verbunden, als auch in grundlegendere Funktionen wie Fortpflanzung und Übelkeit eingebunden.

Mit Hilfe einer neuen 3D-Bildgebungsmethode konnten Siju et al. (2020) nun zeigen, dass die gemeinsame Aktivität von einem Netzwerk an dopaminergen Neuronen sowohl die angeborene Geruchs- oder Geschmackspräferenz als auch den physiologischen Zustand des Organismus widerspiegelt. Neben sensorischen Reizen wie Gerüchen oder Geschmack nehmen dopaminerge Neuronen auch die Information auf, ob ein Lebewesen in Bewegung ist oder nicht, d. h., die Neuronen können auf innere Verhaltenszustände und äußere Signale reagieren, diese zusammenfügen und damit sowohl kognitive als auch motorische Prozesse unterstützen. Dabei können die Neuronen flexibel und individuell auf die wichtigsten Informationen wie etwa Duft, Geschmack, aber auch Hunger oder die eigene Bewegung reagieren, was für eine ausgewogene Entscheidung wichtig ist, denn ein äußeres Signal kann je nach Zustand einmal gut oder auch einmal schlecht bedeuten. Überraschende war dabei, dass sich dopaminerge Neuronen von Tier zu Tier recht unterschiedlich verhalten, wodurch sich eventuell individuelle Präferenz- und Verhaltensunterschiede von Individuen erklären lassen. Auch zeigte sich, dass die Bewegung eines Tieres nicht nur diese dopaminergen Neurone aktiviert, sondern auch andere Bereiche des Gehirns, die eigentlich nichts per se mit Bewegung zu tun haben.

Literatur

Siju, K.P., Štih, Vilim, Aimon, Sophie, Gjorgjieva, Julijana, Portugues, Ruben & Grunwald Kadow, Ilona C. (2020). Valence and State-Dependent Population Coding in Dopaminergic Neurons in the Fly Mushroom Body. Current Biology, 30, doi: 10.1016/j.cub.2020.04.037.