Dopamin, ein lebenswichtiges Hormon und Neurotransmitter, spielt eine entscheidende Rolle in zahlreichen Gehirnfunktionen. Im zentralen Nervensystem (ZNS) unterscheidet man zwei Hauptmodi der Dopaminfreisetzung: die tonische und die phasische Freisetzung. Diese beiden Arten der Freisetzung unterscheiden sich in ihren Mechanismen, ihren Auswirkungen auf die neuronalen Schaltkreise und ihrer Beteiligung an verschiedenen physiologischen und pathologischen Prozessen.
Grundlagen des Dopaminsystems
Dopamin gehört chemisch zu den biogenen Aminen und wird zusammen mit Adrenalin und Noradrenalin der Gruppe der Catecholamine zugeordnet. Die Dopaminsynthese findet hauptsächlich im Nebennierenmark und in den Neuronen des zentralen Nervensystems statt. Allerdings kann Dopamin die Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden, d.h. das in der Nebenniere produzierte Hormon kann nicht über das Blut ins Hirn gelangen und dort als Neurotransmitter wirken.
Tonische Dopaminfreisetzung
Die tonische Dopaminfreisetzung ist durch eine kontinuierliche, niedrigfrequente Freisetzung von Dopamin gekennzeichnet. Die Neuronen in den cortico-striatalen Bahnen des Gehirns steuern die tonische Freisetzung, die den Dopaminspiegel im extrazellulären Raum zwischen den Synapsen bestimmt. Es wird angenommen, dass die tonische Dopaminfreisetzung den allgemeinen Erregungszustand des Gehirns aufrechterhält und die Empfindlichkeit der Neuronen für phasische Dopaminsignale beeinflusst.
Phasische Dopaminfreisetzung
Die phasische Dopaminfreisetzung hingegen ist eine schnelle, kurzzeitige Freisetzung großer Mengen von Dopamin als Reaktion auf bestimmte Reize oder Ereignisse. Diese Art der Freisetzung ist eng mit Belohnung, Motivation und Lernen verbunden. Die phasische Dopaminfreisetzung wird oft als "Belohnungssignal" bezeichnet, da sie auftritt, wenn wir etwas Unerwartetes oder Angenehmes erleben.
Mit phasischer Dopaminfreisetzung wird die synaptische Ausschüttung großer Mengen von Dopamin infolge kurzer Salven von Aktionspotenzialen bezeichnet. Hiervon wird die tonische Dopaminfreisetzung unterschieden, die die spontane Feuerung in einem niederfrequenten Bereich bezeichnet.
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Mechanismen der Dopaminfreisetzung
Die tonische und phasische Dopaminfreisetzung werden durch unterschiedliche Mechanismen gesteuert.
Tonische Freisetzung
Tonische Dopaminausschüttung erfolgt insbesondere aus Varikositäten, also extrasynaptisch, in den Extrazellulärraum. Von dort diffundiert Dopamin zu Autorezeptoren oder zu (extrasynaptischen) Rezeptoren des eigenen Neurons oder anderer, teilweise relativ weit entfernt liegender, Neurone (Volumentransmission). Da tonisches Dopamin nicht in die Synapse abgegeben wird, löse es kein Signal an den postsynaptischen Rezeptoren aus. Das tonische Dopamin schafft in den nachgelagerten neuronalen Strukturen.
Phasische Freisetzung
Burst-Feuern ist durch kurze Ausbrüche von Aktionspotenzialen (3 - 10 Spikes, >10 Hz) eines Dopamin-Neurons als Reaktion auf Umweltreize gekennzeichnet. Bursts werden in der Regel durch die Aktivierung von NMDA-Rezeptoren über exzitatorische Eingänge verursacht. Feuerraten somatischer Dopamin-Neuronen werden nicht linear in eine axonale Dopaminfreisetzung umgesetzt, da die Freisetzung einer starken kurzfristigen Depression unterliegt. Phasisches Dopamin wird in den synaptischen Spalt ausgeschüttet.
Regulation der Dopaminfreisetzung
Die Dopaminfreisetzung wird durch eine Vielzahl von Mechanismen reguliert, darunter:
- Autorezeptoren: Dopaminneuronen besitzen Autorezeptoren, die die Freisetzung von Dopamin regulieren. Wenn Dopamin an diese Rezeptoren bindet, hemmt dies die weitere Freisetzung von Dopamin.
- Dopamintransporter (DAT): DAT sind Proteine, die Dopamin aus dem synaptischen Spalt zurück in die präsynaptische Zelle transportieren. Dieser Prozess beendet die Wirkung von Dopamin und reguliert die Menge an Dopamin im synaptischen Spalt.
- Enzymatischer Abbau: Dopamin wird durch Enzyme wie die Monoaminooxidase (MAO) und die Catechol-O-Methyltransferase (COMT) abgebaut. Diese Enzyme wandeln Dopamin in inaktive Metaboliten um.
Auswirkungen auf neuronale Schaltkreise
Die tonische und phasische Dopaminfreisetzung haben unterschiedliche Auswirkungen auf die neuronalen Schaltkreise.
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Tonische Dopaminfreisetzung
Die tonische Dopaminfreisetzung beeinflusst die allgemeine Erregbarkeit der Neuronen und die Empfindlichkeit für phasische Dopaminsignale. Ein hoher tonischer Dopaminspiegel kann die phasische Dopaminfreisetzung hemmen, während ein niedriger tonischer Dopaminspiegel die phasische Reaktion verstärken kann. Wenn die Rezeptoren einen hohen tonischen Dopaminspiegel registrieren, wird die phasische Ausschüttung gehemmt - bei einem niedrigen tonischen Spiegel fällt die phasische Reaktion hingegen stärker aus.
Phasische Dopaminfreisetzung
Die phasische Dopaminfreisetzung spielt eine entscheidende Rolle bei Belohnung, Motivation und Lernen. Wenn wir etwas Unerwartetes oder Angenehmes erleben, wird eine phasische Dopaminfreisetzung ausgelöst, die die Aktivität von Neuronen in den Belohnungszentren des Gehirns erhöht. Diese Aktivierung führt zu einem Gefühl der Freude und verstärkt das Verhalten, das zu der Belohnung geführt hat.
Dopamin und Verhalten
Dopamin vermittelt das Erleben lustvoller Erfahrungen - beim Essen, aber auch beim Konsum abhängig machender Substanzen wie Nikotin, Kokain oder Heroin und last but not least im Kontext sexuellen Begehrens. Der Fokus liegt jedoch weniger auf dem Genuss an sich, als um den Appetit darauf bzw. Damit ist das dopamingesteuerte Belohnungssystem ein Schlüsselfaktor für motiviertes Verhalten: Die Dopaminausschüttung erfolgt zunächst bei Eintritt der tatsächlichen “Belohnung”, später bereits in Erwartung derselben. Unser Gehirn lernt also, welches Verhalten in bestimmten Situationen eine Belohnung einbringt, bewertet die Güte der Belohnung und regelt, wie intensiv wir danach streben. Dieser Lern- und Motivationsprozess greift auch bei negativen Belohnungen, d.h.
Der Dopaminspiegel beeinflusst auch die kognitive Kontrolle, d.h. wie konsequent wir ein gesetztes Ziel im Arbeitsgedächtnis behalten, wie gut wir zwischen Aufgaben wechseln können bzw. wie schnell wir uns ablenken lassen. Ein Zuviel an Dopamin intensiviert die Wahrnehmung von Sinneseindrücken, Körperempfindungen und Gedanken: Die Reizweiterleitung wird verstärkt, das Gehirn wird derart überschwemmt mit Eindrücken, dass es diese nicht mehr ordnen oder kontrollieren kann. Diese gestörte Informationsverarbeitung kann zu verfälschten Wahrnehmungen führen.
Dopamin und Erkrankungen
Störungen des Dopaminsystems werden als Ursachen von ADHS diskutiert. Zu den Symptomen zählen unter anderem verminderte Aufmerksamkeit bzw. Dopaminmangel kann auch zur Entwicklung von extrapyramidalen Bewegungsstörungen führen. Betroffen ist dabei nicht die willentlich gesteuerte Motorik (beispielsweise das Heben der Hand), sondern die automatisierte bzw. unwillkürliche Motorik.
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ADHS
Nach Grace ist ADHS geprägt von diesem Muster eines abnorm niedrigen tonischen (extrazellulären) Dopaminspiegels, der eine überhöhte phasischen Dopaminausschüttung auslöst. Wir vermuten allerdings, dass dies nur eine von verschiedenen Optionen eines dopaminergen Ungleichgewichts ist, das ADHS auslöst.
Sucht
Dopamin vermittelt das Erleben lustvoller Erfahrungen - beim Essen, aber auch beim Konsum abhängig machender Substanzen wie Nikotin, Kokain oder Heroin12 und last but not least im Kontext sexuellen Begehrens.13 Der Fokus liegt jedoch weniger auf dem Genuss an sich, als um den Appetit darauf bzw. Damit ist das dopamingesteuerte Belohnungssystem ein Schlüsselfaktor für motiviertes Verhalten: Die Dopaminausschüttung erfolgt zunächst bei Eintritt der tatsächlichen “Belohnung”, später bereits in Erwartung derselben. Unser Gehirn lernt also, welches Verhalten in bestimmten Situationen eine Belohnung einbringt, bewertet die Güte der Belohnung und regelt, wie intensiv wir danach streben. Dieser Lern- und Motivationsprozess greift auch bei negativen Belohnungen, d.h.
Parkinson
Dopaminmangel kann auch zur Entwicklung von extrapyramidalen Bewegungsstörungen führen. Betroffen ist dabei nicht die willentlich gesteuerte Motorik (beispielsweise das Heben der Hand), sondern die automatisierte bzw. unwillkürliche Motorik.
Dopaminspiegel beeinflussen
Welche Lebensmittel können meinen Dopaminspiegel beeinflussen? Mit Lebensmitteln, die reich an Tyrosin sind, liefern wir unserem Körper den wichtigsten Ausgangsstoff für die Dopaminsynthese (siehe: Welche Stoffe sind an der Bildung von Dopamin beteiligt?).
Dopamin-Fasten
Ob im Internet oder in der Buchhandlung: Dopamin ist ein beliebtes Thema, das in vielen Ratgebern behandelt wird. “Dopamin-Fasten für den Reset im Gehirn (oder auch: Dopamin-Detox)” - Ursprünglich ein Konzept der kognitiven Verhaltenstherapie, das regelmäßige “Fastenzeiten” für suchtartiges Verhalten empfiehlt. Also beispielsweise täglich 2 Stunden vor dem Schlafengehen, jeden Sonntag und eine Urlaubswoche pro Jahr ohne Social Media, Computerspiele oder auch Porno-Konsum zu verbringen, um dem Gehirn eine Pause zu gönnen, alternative Aktivitäten zu erkunden und somit langfristig zu einer bewussten Lebensführung zu finden.
Dopamintests
“Selbsttest für Zuhause: den Dopaminspiegel ganz einfach bestimmen” - Tatsächlich kann ein Blut- bzw. Urintest den Spiegel von Dopamin bzw. Dopamin-Abbauprodukten (siehe: Welche Stoffe entstehen aus Dopamin?) bestimmen. Mediziner nutzen dies vor allem im Rahmen der Tumordiagnostik.39 Gemessen wird dabei allerdings das periphere Dopamin, nicht das Dopamin im Gehirn - verlässliche Aussagen in Bezug auf emotionale und kognitive Symptomatiken sollte man hier also nicht erwarten. // derartige Tests in Bezug auf emotionale und kognitive Symptomatiken zu bewerben, scheint also höchst fragwürdig.