Das Verlangen nach einem Stück Kuchen oder die Erleichterung nach einem Schluck Wasser nach dem Sport - diese Empfindungen motivieren uns zum Handeln. Das Gehirn strebt nach Belohnung, ein Phänomen, das bereits 1954 von amerikanischen Wissenschaftlern entdeckt wurde. Verantwortlich dafür ist das mesocortikolimbische Belohnungssystem, ein komplexes Netzwerk aus Hirnarealen und Neuronen, in dem der Nucleus accumbens eine zentrale Rolle spielt.
Das mesocortikolimbische Belohnungssystem
Das Belohnungssystem funktioniert wie ein Schaltkreis: Ein Verlangen entsteht in der Großhirnrinde. Wird diesem Verlangen nachgegeben, werden Signale unter anderem an das limbische System, den Hippocampus und schließlich zurück an die Großhirnrinde gesendet, um zu bestätigen, dass der Befehl ausgeführt wurde. Dopamin spielt dabei eine Schlüsselrolle. Es erzeugt Verlangen und Belohnungserwartung und wirkt somit als wichtiger Motivator.
Dopamin als Schlüsselelement
Dopamin, ein Neurotransmitter, spielt eine entscheidende Rolle bei Lernprozessen durch Verknüpfung. Der Neurophysiologe Wolfram Schultz von der Universität Cambridge untersuchte diesen Zusammenhang genauer, indem er Affen beobachtete, die für die Wahl bestimmter Bilder mit Futter oder Saft belohnt wurden. Anfänglich reagierten die dopaminergen Neuronen im Mittelhirn auf die Belohnung selbst. Später feuerten sie bereits, wenn der Affe das "richtige", belohnungsversprechende Bild wählte. Blieb die Belohnung aus oder kam sie zu spät, verstummten die Neuronen. Unerwartete oder besonders üppige Belohnungen führten zu einer stärkeren Aktivität. Diese Nervenaktivität dient als Maß für die Abweichung von der Erwartung und ermöglicht es, den Erfolg, beispielsweise bei der Nahrungssuche, im Laufe der Zeit zu maximieren.
Veränderungen im Laufe des Lebens
Das Belohnungssystem im Gehirn verändert sich im Laufe des Lebens, besonders deutlich in der Pubertät und im Alter. Eine Studie von Jessica R. Cohen von der University of California in Los Angeles zeigte, dass junge Menschen in der Pubertät besonders viel Dopamin in ihrem Striatum ausschütten, wenn sie riskante Handlungen erfolgreich abschließen. Dies motiviert sie, ähnliche Situationen erneut zu suchen, was das risikobetonte Verhalten von Teenagern erklärt. Ursache für die hohe Dopamin-Ausschüttung ist der massive Umbau des Gehirns in der Pubertät, der manche Kontrollmechanismen außer Kraft setzt, während andere noch nicht vollständig aufgebaut sind. Auch im Alter verändert sich die Reaktion des Gehirns auf Dopamin. Studien von Jean-Claude Dreher vom französischen Institute des Sciences Cognitives in Bron und Karen Berman vom amerikanischen National Institute of Mental Health in Bethesda zeigten, dass ältere Menschen weniger intensiv auf Dopamin reagieren als jüngere. Obwohl in beiden Altersgruppen etwa gleich viel Dopamin ausgeschüttet wurde, reagierte das Gehirn der älteren Teilnehmer weniger intensiv darauf. Vor allem der präfrontale Cortex zeigte unterschiedliche Reaktionen. Bei jüngeren Probanden nahm die Aktivität in diesem Bereich mit steigender Dopamin-Ausschüttung zu, während bei älteren der gegenteilige Effekt beobachtet wurde: Je höher der Dopaminspiegel, desto weniger aktiv war der präfrontale Cortex.
Die Rolle des Nucleus Accumbens
Der Nucleus Accumbens (NAc) gilt als entscheidendes Zentrum des Belohnungssystems. Hier sitzen Botenstoff-Rezeptoren, die das Glücksgefühl erzeugen. Er ist ein wichtiger Bestandteil des mesocortikolimbischen Belohnungssystems und spielt eine zentrale Rolle bei der Verarbeitung von Belohnungen und der Motivation für zielgerichtetes Verhalten.
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Experimentelle Evidenz
Die Entdeckung des Belohnungssystems erfolgte zufällig im Jahr 1954 durch die US-Forscher James Olds und Peter Milner vom California Institute of Technology. Sie untersuchten das Verhalten von Laborratten, um neue Erkenntnisse über Lernprozesse zu gewinnen. Als sie bei einer Ratte versehentlich eine Elektrode in das falsche Areal stachen, beobachteten sie, dass das Tier immer wieder an den Ort des Geschehens zurückkehrte, in der Hoffnung auf weitere Stromschläge. Weitere Experimente bestätigten, dass die Ratten die elektrische Selbststimulation als angenehm empfanden und das Verhalten, den Hebel zu drücken, bis zur Erschöpfung wiederholten. Sie ließen sogar Futter liegen.
In den folgenden Jahren erstellten die Forscher eine detaillierte Karte des Belohnungssystems im Gehirn, wobei Dopamin als Hauptakteur identifiziert wurde. Das System funktioniert wie ein Schaltkreis: Ein Auslöser von außen, wie der Anblick oder der Duft eines Stückchens Schokotorte, lässt das limbische System reagieren und einen Drang erzeugen, den die Großhirnrinde als bewusstes Verlangen erfasst. Sie gibt dem Körper daraufhin die Anweisung, dieses Verlangen zu stillen. Ist der erste Happen im Mund und später der Magen gefüllt, treten das Tegmentum und die Substantia nigra im ventralen Teil des Mittelhirns in Aktion. Die Neuronen projizieren zum Striatum und zum limbischen System, etwa zum Nucleus accumbens, in dem das Glücksgefühl entsteht, und zur Amygdala, die Erregung verarbeitet, also affekt- oder lustbetonte Empfindungen, und schütten dort Dopamin aus. Außerdem gelangt der Botenstoff in den Hippocampus, der für das Gedächtnis und das Lernen wichtig ist. So kommt es, dass ein Kleinkind, nachdem es das erste Mal Schokolade genascht hat, immer wieder nach einer süßen Leckerei verlangt. Bitteres oder Saures wird es dagegen meiden.
Dopamin: Verlangen vs. Lust
Lange Zeit gingen Wissenschaftler davon aus, dass die Ausschüttung des Dopamins den Lustgewinn verursachen würde. Studien des Neurologen Kent Berridge von der University of Michigan brachten diese Theorie jedoch 1996 ins Wanken. Berridge zerstörte bei Laborratten Nervenverbindungen nahe dem lateralen Hypothalamus, was zu einer verminderten Dopaminkonzentration in bestimmten Arealen führte. Als Folge darauf hörten die Ratten auf zu fressen. Legte der Forscher ihnen aber einen Bissen auf die Zunge, reagierten sie wie normale Nager und verzehrten die Nahrung. Berridge folgert daraus, dass die Tiere die Nahrung zwar mögen, aber kein Verlangen mehr danach haben. Ihnen fehlt schlicht die Motivation, nach Futter zu suchen. Tests mit gesunden Ratten verstärkten diesen Eindruck noch: Wurden bei ihnen die dopaminergen Axonen im lateralen Hypothalamus gereizt, entwickelten die Tiere ein intensives Verlangen nach Futter, ohne dass dabei ihr Lustgewinn zunahm. Dieses Verhalten erinnert an das Verhalten von Süchtigen: Zahlreiche Drogen wirken direkt oder indirekt auf die Ausschüttung von Dopamin ein. Anders als die Hirnforschung lange vermutete, ist für das Hochgefühl, wenn wir bekommen, wonach wir uns sehnen, nicht das Dopamin verantwortlich. Diese Rolle kommt den körpereigenen Opiaten zu, den Endorphinen, sowie anderen Botenstoffen wie dem Oxytocin. Dopamin ist vielmehr der Neurotransmitter der Belohnungserwartung.
Die Rolle des Nucleus Accumbens bei Aggression
Ein Forscherteam des Themenverbundes „Gewalt und Aggression in Natur und Kultur“ an der Universität Regensburg fand heraus, dass das Belohnungszentrum im Gehirn von Ratten-Männchen verstärkt aktiviert wird, wenn diese ein extrem hohes Aggressionsverhalten gegenüber Artgenossen zeigen. Weniger aggressive Tiere werden dagegen nicht „belohnt“. Zudem zeigten sich besonders aggressive Ratten gegenüber ihren Artgenossen weniger angriffslustig, wenn das Belohnungssystem blockiert wurde. Versuche zeigten weiter, dass der Neurotransmitter Dopamin eine wichtige Rolle bei der Regulierung von Aggressionsverhalten spielt.
Zucker und das Belohnungssystem
Egal, wo wir hinschauen, wenn es ums Essen geht - auf Zucker ist immer Verlass. Zucker löst in uns Süchte aus - es wirkt ähnlich wie Nikotin oder Heroin und erhöht neuro-chemische Prozesse im Kopf. In einem Test hat man Ratten jeden Tag zwölf Stunden lang die Nahrung entzogen, danach gab man den Tieren zwölf Stunden lang eine zuckerhaltige Lösung zu ihrem regulären Essen. Nach einem Monat zeigten die Ratten ein ähnliches Verhalten wie auf Drogen. Nach kürzester Zeit waren sie süchtig nach der Zuckerlösung. Wie Drogen setzt auch Zucker Dopamin frei. Regelmäßige Zuckeraufnahme führt zu einem verlängerten Dopamin-Signal, zu höherer Anregung des Belohnungssystems im Gehirn und zu einem Bedürfnis nach noch mehr Zucker, um alle Mittelhirn-Dopaminrezeptoren zu aktivieren.
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Nach der Entzugsphase war die Motivation, nach Zuckerwasser zu suchen oder es sich zu erarbeiten offenbar angestiegen. In weiteren Versuchen strengten sich Ratten auf Entzug stärker an als die Kontrollratten, um als Belohnung für eine Aufgabe Zuckerwasser zu erhalten. Als die Forscher den Ratten auf Entzug als Ersatz auch in Wasser verdünnten Alkohol zur Verfügung stellten, tranken sie davon deutlich mehr als normale, nicht zuckersüchtige Tiere. Tatsächlich entdeckten Hoebel und sein Team bei ihren Ratten auch eine konkrete Veränderung im Hirnstoffwechsel: Wenn die hungrigen Tiere Zuckerwasser tranken, wurde in der Region des Nucleus Accumbens der Botenstoff Dopamin freigesetzt. Er gilt als chemisches Signal, das zunächst Motivation und bei Wiederholung im Laufe der Zeit Sucht auslöst. Dies zeigte sich bei den Rattenhirnen nach rund einem Monat Zuckerwasser-Überfluss in Form von Anpassungen an den konstanten Dopamin-Einstrom. Es fanden sich weniger Dopamin-Rezeptoren im Gehirn und dafür mehr Opioid-Andockstellen. Auch die in den Experimenten beobachteten Anzeichen von Entzugserscheinungen stehen nach Ansicht der Forscher in Zusammenhang mit dem Dopaminstoffwechsel im Gehirn: Wenn den Ratten das Zuckerwasser vorenthalten wurde, sanken die Konzentrationen des Dopamins im Gehirn stark ab und als Folge veränderte sich das Verhalten der Tiere: Ihre Zähne klapperten und sie weigerten sich, den offenen Arm eines Labyrinths zu betreten.
Sucht und das Belohnungssystem
Sucht ist eine Störung des Belohnungssystems im Gehirn. Drogen setzen direkt im Gehirn an und führen dort zu einer Steigerung der Dopamin-Ausschüttung. Auch Erfolgserlebnisse bei der Arbeit, in Computerspielen oder beim Glücksspiel können das Belohnungssystem aktivieren und süchtig machen.
Der Mechanismus der Sucht
Die Drogen greifen auf unterschiedliche Weise in die komplexen Mechanismen des Lustzentrums ein. Kokain zum Beispiel hemmt direkt ein Dopamintransportersystem und führt so zu gesteigerten Transmitterspiegel im synaptischen Spalt. Am Ende haben alle Drogen stets denselben Effekt: Die Zellen im Nucleus accumbens, die Dopamin-Rezeptoren auf ihrer Oberfläche haben, werden stärker und länger aktiviert - und das Gehirn signalisiert: Belohnung. Weil Drogen unser Lustzentrum auf diese Art und Weise bis zu zehn Mal intensiver stimulieren als etwa Essen, sind sie ein mächtiger Motivator. Dass das bei Tieren ganz genauso funktioniert, haben Forscher schon vor 50 Jahren bewiesen: Sie gaben Ratten die Möglichkeit, per Hebeldruck Drogen direkt ins Blut zu injizieren. Die Ratten hatten auch noch zwei weitere Hebel im Käfig. Einer führte zur Infusion einer Salzlösung, mit einem dritten konnten sie Futter „bestellen“. Schon nach kurzer Zeit waren die Tiere süchtig, gaben sich je nach Versuch immer mehr Heroin, Kokain, Amphetamin. Irgendwann nahm die Sucht so überhand, dass die Ratten nicht einmal mehr fraßen, manche starben an Unterernährung. Tiere, deren Nucleus accumbens geschädigt war, lernten dieses Suchtverhalten nicht.
Die Sucht hat auch auf neuronaler Ebene einen hohen Preis. Der Rest des Gehirns ordnet sich dem veränderten Belohnungssystem unter und der Abhängige beschäftigt sich nur noch damit, wie er die nächste Dosis seiner Droge beschafft. Freunde, Familie, Karriere treten in den Hintergrund. Gleichzeitig stellt sich ein fataler Nebeneffekt ein: Die Dosis muss häufig weiter erhöht werden, um denselben Effekt zu erzielen. Der Grund: Das Belohnungssystem stumpft ab und muss mit immer größeren Mengen der jeweiligen Substanz wieder wachgerüttelt werden. Der Abhängige gerät in eine zerstörerische Spirale, die ihn wie in einem Strudel hinabzieht.
Die enge Verknüpfung von Drogen und Belohnungssystem lässt sich auch mit bildgebenden Verfahren zeigen: Im Hirnscanner leuchtet bei einem Kokainabhängigen der Nucleus accumbens schon auf, wenn ihm seine Droge nur angeboten wird. Oder wenn er ein Video sieht, in dem jemand Kokain zu sich nimmt. Drogen sind aber bei weitem nicht die einzigen Suchterreger. Zwanghafte Glücksspieler, denen Bilder eines einarmigen Banditen gezeigt werden, zeigen dieselbe Aktivierung im Nucleus accumbens. Und auch Arbeit, Sport, Computerspiele und das Internet haben Suchtpotential. Denn was im Gehirn eine Belohnung auslösen kann, birgt stets auch die Gefahr, abhängig zu machen.
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Langfristige Folgen
Das ist die fatale Nebenwirkung der Motivation: Eigentlich ist sie lebenswichtig. Doch wenn der Mensch lernt, das Motivationszentrum immer stärker zu stimulieren, kann er abhängig werden - mit langfristigen Folgen für das ganze Gehirn. Denn inzwischen wissen Forscher, dass der Nucleus accumbens nicht die einzige Hirnregion ist, die bei Sucht eine Rolle spielt: Die Amygdala ist wichtig für die emotionale Färbung der Erinnerung, der Hippocampus dafür, dass überhaupt eine Erinnerung abgelegt wird. Auch in diesen Regionen zeigen Drogenabhängige Veränderungen. Das erklärt, warum sie auch nach Jahren, in denen sie „clean“ waren, bei Stress oder durch eine einfache Erinnerung rückfällig werden können.