Das menschliche Gehirn ist ein komplexes Organ, dessen verschiedene Bereiche in ständiger Interaktion miteinander stehen, um unser Verhalten, unsere Emotionen und unsere kognitiven Prozesse zu steuern. Zu den wichtigsten Strukturen, die hierbei eine Rolle spielen, gehören der Nucleus accumbens, die Amygdala und der präfrontale Kortex (PFC). Diese drei Hirnbereiche sind eng miteinander verbunden und beeinflussen sich gegenseitig in vielfältiger Weise.
Einführung in die Hirnstrukturen
Bevor wir uns den spezifischen Funktionen dieser drei Bereiche zuwenden, ist es wichtig, einen Überblick über ihre anatomische Lage und ihre grundlegenden Aufgaben zu geben.
- Präfrontaler Kortex (PFC): Der PFC ist der vorderste Teil des Frontallappens und somit der größte Bereich des Gehirns. Er ist zuständig für höhere kognitive Funktionen wie Arbeitsgedächtnis, Handlungsplanung, Impulskontrolle, Sozialverhalten und Antizipation von Konsequenzen. Er wird oft als die "oberste Steuerungsinstanz" des Gehirns bezeichnet.
- Amygdala: Die Amygdala ist eine mandelförmige Struktur, die sich tief im Temporallappen befindet. Sie ist die "Alarmzentrale" des Gehirns und spielt eine entscheidende Rolle bei der Verarbeitung von Emotionen, insbesondere Angst und Furcht. Sie prüft eingehende Signale in Millisekunden auf Bedrohung oder emotionale Bedeutung.
- Nucleus accumbens: Der Nucleus accumbens ist eine Kernregion im Bereich der Basalganglien, genauer gesagt im unteren Vorderhirn. Er ist Teil des Belohnungssystems des Gehirns und spielt eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung von Vergnügen und Motivation. Er verstärkt Verhalten, das sich lohnt, und macht es wahrscheinlicher, dass wir es wiederholen.
Das limbische System: Emotionen, Motivation und Gedächtnis
Das limbische System ist ein Netzwerk von Gehirnstrukturen, das Emotionen, Motivation und Gedächtnisprozesse steuert. Es entstand in der Entwicklung der Säugetiere. Der evolutionäre Vorteil lag darin, dass Verhalten nicht mehr nur reflexartig ablief, sondern durch Gefühle moduliert wurde. Angst schützte vor Gefahren, Freude förderte Bindung, Neugier trieb zur Erkundung. Zum limbischen System werden neben den zuvor genannten Bereichen auch das Stammhirn und der Nucleus Accumbens gezählt. Erstgenanntes ist sozusagen der Ausgangspunkt der Motiv- und Emotionssysteme. Außerdem ist das Stammhirn auch stark an der Aufrechterhaltung des emotionalen und physiologischen Gleichgewichts beteiligt.
Der Nucleus accumbens: Das Belohnungszentrum
Der Nucleus accumbens ist bekannt als das "Belohnungszentrum" des Körpers. Er dient als wichtige Verknüpfungsstelle zwischen den Basalganglien und dem Limbischen System. In funktioneller Hinsicht kann man den Nucleus accumbens als eine Art Bindeglied zwischen dem Limbischen System und den Basalganglien betrachten. Er spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung sowie Aufrechterhaltung von Motivation zu gewissen Tätigkeiten und Verhaltensweisen.
Dopamin und das Belohnungssystem
Dies geschieht hauptsächlich über das aus dem Ventralen tegmentalen Areal (VTA) ankommende Dopamin, welches über die ansässigen D2-Rezeptoren eine positive Verstärkerfunktion ausübt. Erlebte Momente von Glück und Freude sorgen somit für einen motorischen Antrieb und für ein bestimmtes Verhalten. Das Belohnungssystem funktioniert im Allgemeinen folgendermaßen: Eine Tätigkeit oder ein Erlebnis, wie zum Beispiel Essen, Sport, Geschlechtsverkehr oder ein Erfolgserlebnis, aktivieren das VTA. Hier wird dadurch Dopamin ausgeschüttet, welches über Nervenfasern zum Nucleus accumbens gelangt und dessen Aktivität steigert. Die zweite Wirkung besteht darin, dass der Nucleus accumbens (ebenfalls hemmend über GABA) wieder auf das VTA zurück projiziert, damit durch eine negative Rückkopplung keine überschießende Wirkung zustande kommt.
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Klinische Bedeutung des Nucleus accumbens
Bezüglich des klinischen Kontexts steht der Nucleus accumbens vor allem wegen seiner Beteiligung bei Suchterkrankungen im Vordergrund. Auf die Psyche einwirkende Substanzen aktivieren nämlich direkt oder indirekt die dopaminergen Neurone des mesolimbischen Systems, vor allem diejenigen im Nucleus accumbens. Das Resultat: Es kommt nach Konsum zu einer Aktivierung des Belohnungssystems mit entsprechender Euphorie und Wohlbefinden. Daraus folgt wiederum eine Verhaltensverstärkung und es entsteht der Wunsch nach mehr. Im Allgemeinen aktivieren Drogen über diverse Wege die Dopamin-Rezeptoren im Nucleus accumbens. Dies geschieht dabei allerdings stärker und länger, als es natürlicherweise der Fall wäre. Zum Teil kann die Wirkung bis zu zehn Mal stärker sein als zum Beispiel die Freisetzung bei der Nahrungsaufnahme. Die Droge Kokain hemmt beispielsweise direkt ein Transportsystem für den Botenstoff Dopamin. Das führt dazu, dass Dopamin in den kleinen Spalträumen zwischen zwei Synapsen länger als üblich verweilt. Neben seiner Rolle in der Suchtentwicklung kann der Nucleus accumbens auch bei anderen psychiatrischen Erkrankungen involviert sein.
Nucleus accumbens und Verhalten
Der Nucleus accumbens wird benötigt, um physische oder kognitive Kosten bei der Verfolgung der Belohnung zu überwinden oder um aversive Reize zu vermeiden. Tiere und Menschen passen ihr motorisches Verhalten den Bedingungen ihrer Umwelt sowie ihren eigenen Bedürfnissen an. Hierfür wird kontinuierlich externe sensorische mit interner motivationaler und emotionaler Information abgeglichen, wobei die Ausführung der geeigneten Verhaltensantwort verstärkt wird, während die ungeeignete Verhaltensantwort gehemmt wird. Dieser Mechanismus wird als Response Selection bezeichnet und wird auf neurochemischer Ebene der Interaktion von Dopamin und Glutamat im Nucleus accumbens (NAC) zugerechnet. Dabei verstärkt oder hemmt das Dopamin-Signal im NAC gleichzeitig auftretende glutamaterge Signale, die emotionale und motivationale Information aus limbischen Regionen (z.B. präfrontaler Kortex oder Amygdala) vermitteln. Es wird angenommen, dass die so verarbeitete limbische Information, über die Rückprojektionsschleifen der Basalganglien zu den motorischen Kortexarealen gelangt und dort die Ausführung von Verhalten beeinflusst.
Die Amygdala: Die emotionale Bewertungsinstanz
Die Amygdala wird als die zentrale Bewertungsinstanz im limbischen System bezeichnet, welche gleichzeitig auch das Auslösezentrum für unsere Entscheidungen ist. Sie prüft eingehende Signale in Millisekunden auf Bedrohung oder emotionale Bedeutung. Als Schnittstelle zwischen emotionalen und kognitiven Strukturen, spielt der vordere Gyrus Cinguli eine wichtige Rolle im Gehirn. Er wird erst dann aktiviert, wenn Emotions-, Motiv- und Kognitionskonflikte auftreten (Erfahrungen/Erwartungen stimmen mit etwas nicht überein).
Amygdala und Stress
Reduzierte Regulation durch den präfrontalen Kortex führt zu erhöhter Aktivität der Amygdala. Überaktive Amygdala löst eine Dysregulation der Stresshormone im Hypothalamus aus. Reduzierte Aktivität des Hippocampus erhöht die Stressanfälligkeit und die Reaktivität der Amygdala.
Der präfrontale Kortex: Die Kontrollinstanz
Der präfrontale Cortex (PFC) ist die oberste Steuerungsinstanz des Gehirns. Er ist zuständig für Arbeitsgedächtnis, Handlungsplanung, Impulskontrolle, Sozialverhalten und Antizipation von Konsequenzen. Damit ist das Stirnhirn eine Integrationszentrale. In Momenten, in denen Ärger oder Angst schnell hochschießen, kannst du mit Atem, Pause oder einem klaren Gedanken dein Stirnhirn aktivieren.
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Funktionseinheiten des präfrontalen Kortex
Der präfrontale Kortex besteht aus zwei größeren Funktionseinheiten und spielt eine wichtige Rolle bei der Kaufentscheidung. Es wird unterschieden zwischen der stark emotionalen (orbitofrontaler und ventromedialer Kortex) und der funktional-rationalen (dorsolateraler, ventrolateraler und frontolateraler Kortex) Funktionseinheit. Ersteres wird dem limbischen System zugeordnet.
Präfrontaler Kortex und Dopamin
Ältere Menschen reagieren anders auf Dopamin. Studien zeigten, dass zwar in beiden Altersgruppen je nach Belohnung etwa gleich viel Dopamin ausgeschüttet wurde, aber das Gehirn der älteren Teilnehmer reagierte darauf weniger intensiv als das der jüngeren. Vor allem der präfrontale Cortex antwortete auf das Dopamin in sehr unterschiedlicher Weise. Bei den jüngeren Probanden nahm die Aktivität in diesem Bereich mit steigender Dopamin-Ausschüttung zu. Bei den älteren beobachteten die Forscher den gegenteiligen Effekt: Je höher der Dopaminspiegel, desto weniger aktiv war der präfrontale Cortex.
Die Interaktion der Hirnbereiche
Die drei Hirnbereiche Nucleus accumbens, Amygdala und präfrontaler Kortex stehen in ständiger Wechselwirkung miteinander. Die Amygdala sendet emotionale Informationen an den Nucleus accumbens, der diese Informationen bei der Bewertung von Belohnungen berücksichtigt. Der präfrontale Kortex moduliert die Aktivität des Nucleus accumbens und der Amygdala und ermöglicht so eine flexible Anpassung des Verhaltens an die jeweilige Situation.
Dopaminwippe zwischen PFC und subkortikalen Regionen
Der mediale Bereich des PFC (mPFC) moduliert dopaminerge und cholinerge Neuronen im Hirnstamm, im basalen Vorderhirn und im Septum, die an den Nucleus accumbens sowie die Amygdala und Hippocampus im limbischen System senden und beeinflusst damit deren Aktivität. Die dopaminerge Aktivität subkortikaler Regionen hängt offenbar vom Dopaminspiegel im mPFC in den beiden Gehirnhemisphären ab. Eine mPFC-Stimulation scheint eine phasische Dopaminfreisetzung im Nucleus accumbens hervorrufen zu können, wobei Häufigkeit und Dauer der mPFC-Stimulation die Dopaminfreisetzung im Nucleus accumbens modulierte.
Die Rolle des Hippocampus
Es besteht eine Interaktion zwischen dem Hippocampus, dem PFC und dem Nucleus accumbens, bei der das jeweilige Aktivitätsverhältnis die Aktivität des Nucleus accumbens reguliert. Im Hippocampus werden Objekt-, Orts- und Situationsmerkmale mit emotionaler Bedeutung verknüpft, welche dann an verschiedenen Stellen im Neocortex abgespeichert und bei Bedarf auch von dort aus wieder abgerufen werden können. Er bewirkt durch die Ausschüttung von Nervenbotenstoffen und Hormonen die Umsetzung von Bewertungen in körperliche Reaktionen.
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Neuroplastizität und das Belohnungssystem
Eine wesentliche Aufgabe des Nervensystems ist es, Verhalten und Erleben hervorzurufen und zu kontrollieren und - umgekehrt - wirken Erleben und Verhalten auf das Nervensystem und tragen damit wesentlich dazu bei, dass sich das Nervensystem durch diese Erfahrungen verändert. Diese Eigenschaft des Nervensystems wird als Neuroplastizität bezeichnet. Das Belohnungssystem im Gehirn wandelt sich im Laufe des Lebens. Besonders eindrücklich zeigt sich dies in der Pubertät und im Alter.
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