Zentrum für Kognitionswissenschaften
Michael Koch
Abt. Neuropharmakologie
Institut für Hirnforschung
Engagement – wann lohnt Belohnung?
Die neurowissenschaftliche Sichtweise
7. Bremer Schifffahrtskongress 13. und 14. März 2013
Das Belohnungssystem des Gehirns
• Geschichte
• Neuroanatomie und Neurochemie
• Funktionelle Bedeutung
Das Belohnungssystem des Gehirns
Selbstreizungsexperimente bei Ratten
(Pleasure centers of the brain Olds & Milner
1954)
Das Belohnungssystem des Gehirns
Das mesoaccumbale Dopaminsystem
Reizorte im Hypothalamus
Dopamin ist in strategischer Position für die
Regulation (Auswahl) von Verhalten
Der Nucleus accumbens als sensorimotorischmotivationales Interface
Nucleus accumbens
(septi)
Aktivierung des Nucleus accumbens durch Anreizmotivation
Kampe et al., Nature, 2001
Hirnaktivierung beim Orgasmus (Mann)
Holstege et al. J Neurosci 2003
Gewinn-Erwartung führt zur Aktivierung
des Nucleus accumbens
Knutson et al., (2003) Neuroimage
Auch für
Proc Natl Acad Sci, 2001
Das Belohnungssystem des Gehirns
Selbstverabreichung von Drogen
(Weeks, Science, 1962)
Selbstverabreichung von
Drogen, die das
mesoaccumbale
System aktivieren
Sanchis-Segura & Spanagel
Addict Biol 2006
Kokain-Verlangen führt zur Aktivierung des Nucleus accumbens
Breiter et al. Neuron 1997
Amphetamin-induzierte
Dopaminfreisetzung
korreliert mit der
subjektiv empfundenen
Euphorie
Drevets et al.,
Biol Psychiatry, 2001
Das mesoaccumbale Belohnungssystem ist die Basis aller
bekannten stofflichen und nicht-stofflichen Suchtmittel
Rolle des Belohnungssystems bei Sucht
Reduktion von Dopamin Rezeptoren im Striatum von Patienten mit Drogenabhängigkeit
Ursache oder Folge des Drogenkonsums?
Volkow et al. Mol Psychiatry 2004
Alle primären Motivationsfaktoren und Drogen eignen sich durch die
Freisetzung von Dopamin im Nucleus accumbens als Verstärker (Reinforcer)
für das Lernen (klassische und instrumentelle Konditionierung)
Neutraler Reiz
Konditionierter Reiz
Der Nucleus accumbens bereitet eine appetitive Reaktion vor,
wenn ein Belohnungsreiz (unkonditioniert oder konditioniert) auftritt
Schultz, Nat Rev Neurosci, 2003
Dopaminrezeptoren und Anreizmotivation durch
Futterbelohnung
Dopamin vermittelt die Verhaltensaktivierung
Koch et al. Psychopharmacology 2000
Cortikale Plastizität: Reorganisation sensorischer Karten durch
Belohnung
Bestfrequenz von
Neuronen in A1 bei
Ratten, die auf 9 kHz
konditioniert wurden
(elektrische VTAStimulation)
Der Trainingseffekt folgt den Regeln
Pavlov´scher Konditionierung:
Zeitliche Kontingenz des 4kHz CS-Tones
und VTA-Stimulation
(Bao et al., Nature 2001)
Der orbitofrontale Cortex codiert den relativen Belohnungswert von Futter
Vorhersagereiz
Watanabe (1999) Nature
Einige Besonderheiten des Belohnungssystems:
Premack-Prinzip: Bevorzugte Tätigkeiten können als
Reinforcer (Belohnungsreize) für ungeliebte Aufgaben
eingesetzt werden
Shaping: Zu Beginn einer Belohnungsdressur sind die
Verhaltensweisen noch komplex und umständlich
Chaining: Das Ende einer Verhaltensweise kann ein
Belohnungsreiz für den Beginn der nächsten sein usw.
Partial-reinforcement extinction effect: Werden
bestimmte Verhaltensweisen (Tätigkeiten) nicht immer
belohnt, so ist die Konditionierung resistenter gegen die
Extinktion (Löschung)
Das Belohnungssystem ist ein stammesgeschichtlich
altes Netzwerk aus definierten neuronalen Strukturen
und Neurotransmittern (v.a. Dopamin)
Aufgabe ist die Steuerung prokreativer Verhaltensweisen
(Nahrungsaufnahme, Sex, Brutpflege)
Funktion ist die Bewertung von Reizen (Kontexten) und die
Initiation entsprechender motorischer Programme, sowie
das Erlernen dieser Reizbewertung (Reinforcement
Learning)
Wann lohnt Belohnung? Immer!
