Das Gehirn ist ein komplexes Organ, das in verschiedene Bereiche unterteilt ist, die jeweils spezifische Funktionen erfüllen. Einer dieser Bereiche ist das Belohnungszentrum, das eine entscheidende Rolle bei Motivation, Vergnügen und Suchtverhalten spielt. Dieser Artikel beleuchtet die Lokalisation, Funktion und Bedeutung des Belohnungszentrums im Gehirn.
Gliederung des Gehirns
Um die Lokalisation des Belohnungszentrums zu verstehen, ist es hilfreich, das Gehirn zunächst grob zu gliedern. Das Großhirn, der größte Teil des Gehirns, lässt sich in Kortex (Hirnrinde), Medulla (subkortikales Marklager) und nukleäre Abschnitte (Kerngebiete) unterteilen. Kortex und Kerngebiete bilden die graue Substanz, während das Marklager die weiße Substanz darstellt. Die Fissura longitudinalis cerebri teilt das Großhirn in zwei Hemisphären. Das Großhirn wird in vier Lappen gegliedert: Frontal-, Parietal-, Temporal- und Okzipitallappen. In der Tiefe des Sulcus lateralis befindet sich die Insula. Die Großhirnrinde lässt sich in den Isokortex und den Allokortex unterteilen. Die Pyramidenzelle ist das charakteristische Projektionsneuron der Großhirnrinde. Zytoarchitektonische Besonderheiten ermöglichen die Einteilung der Großhirnrinde in 44 Areale nach Brodmann. Primäre Rindenfelder sind Gebiete mit strenger somatotoper Gliederung. Sekundäre Rindenfelder sind unimodale Assoziationsareale mit gnostischen Funktionen, während tertiäre Rindenfelder höhere integrative Leistungen ermöglichen. Die Seitenventrikel ziehen sich als Cornu frontale, Cornu occipitale und Cornu temporale aus. Der Ncl. caudatus liegt den Seitenventrikeln von lateral an. Entwicklungsgeschichtlich waren der Ncl. caudatus und das Putamen ein einheitliches Kerngebiet, das durch die Fasern der Capsula interna getrennt wurde. Die Capsula interna beinhaltet afferente und efferente Faserbindungen der Großhirnrinde. Zwischen Capsula interna und Putamen liegt der Globus pallidus. Der Thalamus ist ein großes Kerngebiet, das bilateral des dritten Ventrikels gelegen ist. Im Temporallappen, rostral vom Hippocampus, befindet sich das Corpus amygdaloideum. Das Claustrum ist ein subinsuläres Kerngebiet lateral des Putamens.
Lokalisation des Belohnungszentrums
Das Belohnungszentrum ist kein einzelner, klar abgegrenzter Bereich, sondern ein Netzwerk von Hirnstrukturen, die miteinander interagieren. Zu den wichtigsten Komponenten gehören:
- Nucleus accumbens (NAc): Eine Kernregion im Bereich der Basalganglien, am vorderen Ende von Nucleus caudatus und Putamen gelegen. Er dient als wichtige Verknüpfungsstelle zwischen den Basalganglien und dem limbischen System.
- Ventrales tegmentales Areal (VTA): Eine Ansammlung von Neuronen im Mittelhirn, die Dopamin produzieren und zum Nucleus accumbens projizieren.
- Präfrontaler Kortex: Ein Bereich im Frontallappen, der an der Planung, Entscheidungsfindung und Bewertung von Belohnungen beteiligt ist.
- Amygdala: Ein Teil des limbischen Systems, der Emotionen verarbeitet und an der Bewertung von Reizen beteiligt ist.
- Hippocampus: Ebenfalls Teil des limbischen Systems, spielt eine Rolle bei der Gedächtnisbildung und der Kontextualisierung von Belohnungen.
Diese Strukturen sind durch komplexe neuronale Schaltkreise miteinander verbunden und kommunizieren über verschiedene Neurotransmitter, insbesondere Dopamin.
Funktion des Belohnungszentrums
Das Belohnungszentrum spielt eine zentrale Rolle bei verschiedenen Aspekten des Verhaltens, darunter:
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- Motivation: Das Belohnungszentrum aktiviert 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. Eine Balance in diesem Belohnungssystem ist essentiell wichtig für eine stabile Persönlichkeit sowie für rationale Handlungsweisen.
- Lernen: Das Belohnungszentrum ist eng mit Lernprozessen verbunden. Wenn eine Handlung zu einer Belohnung führt, wird die Verbindung zwischen der Handlung und der Belohnung gestärkt, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die Handlung in Zukunft wiederholt wird.
- Emotionen: Das Belohnungszentrum ist eng mit dem limbischen System verbunden, das eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung von Emotionen spielt. Die Aktivierung des Belohnungszentrums kann positive Emotionen wie Freude, Euphorie und Zufriedenheit auslösen.
- Sucht: Suchtmittel aktivieren das Belohnungszentrum auf eine Weise, die viel stärker ist als natürliche Belohnungen. Dies führt zu einem intensiven Verlangen nach dem Suchtmittel und kann zu zwanghaftem Konsum führen.
Das Belohnungssystem des Gehirns verstärkt bestimmte Verhaltensweisen, Wünsche und Ziele und verstärkt die zu ihrer Verfolgung notwendige Risikobereitschaft und Ausdauer positiv. Es enthält affektive Eigenschaften, die Emotionen beeinflussen, und informative Eigenschaften, die helfen, zukünftige Belohnungen zu erhalten.
Die Rolle von Dopamin
Dopamin ist ein Neurotransmitter, der eine Schlüsselrolle im Belohnungszentrum spielt. Es wird vom VTA freigesetzt und wirkt auf Dopaminrezeptoren im Nucleus accumbens und anderen Hirnregionen. Dopamin ist an der Vermittlung von Vergnügen, Motivation und Lernen beteiligt.
Das VTA zeichnet sich dadurch aus, dass es Dopamin produziert und damit über Nervenfasern mit dem Nucleus accumbens kommuniziert. Dementsprechend weisen die hier liegenden Kerne Dopaminrezeptoren auf, vor allem vom Typ 2. Diese Nerven verlaufen im medialen Vorderhornbündel (“Fasciculus medialis telencephali”) und stellen somit erregende, dopaminerge Zuflüsse dar. Daneben gibt es jedoch auch rückläufige, hemmende Fasern wieder in das VTA.
Klinische Bedeutung
Das Belohnungszentrum spielt eine wichtige Rolle bei verschiedenen psychiatrischen Erkrankungen, darunter:
- Sucht: Suchtmittel aktivieren das Belohnungszentrum auf eine Weise, die viel stärker ist als natürliche Belohnungen. 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.
- Depression: Eine Unterfunktion des Belohnungszentrums kann zu Anhedonie (Verlust der Fähigkeit, Freude zu empfinden), Resignation und Depression führen. Menschen mit schweren Depressionen und der Unfähigkeit, Freude zu empfinden, zeichnen sich durch eine verminderte Fähigkeit aus, ihr Verhalten durch die Aussicht auf Belohnungen zu modulieren.
- Schizophrenie: Bei Menschen mit negativen Symptomen einer Schizophrenie findet sich der (mit Belohnungserwartung verbundene) Dopamingehalt des Striatums vermindert.
- Anorexie: Bei jungen Patienten mit einer sich entwickelnden Anorexie riefen Bilder untergewichtiger Personen eine vermehrte Aktivität des ventralen Striatums hervor, und Bilder normalgewichtiger Personen ein vermindertes Signal. Die Bewertung von Reizen bezüglich einer Belohnung ist dysfunktional.
Das Verständnis der Funktion des Belohnungszentrums ist daher von großer Bedeutung für die Entwicklung von Behandlungen für diese Erkrankungen.
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Das Belohnungssystem und Entscheidungsfindung
Die Empfindlichkeit des Belohnungssystems hat Auswirkungen auf die Entscheidungen von Menschen, so auf die Auswahl unter verschiedenen Möglichkeit, wenn eine freie Wahl möglich ist. Eine Untersuchung zeigte, dass das mesolimbische dopaminerge Belohnungssystem in belohnungssensitiven Probanden bei freier Wahlmöglichkeit den ventrolateralen präfrontalen Kortex aktivierte und die Konnektivität mit dem posterioren Cingulum und dem präzentralen Gyrus steigerte. Daraus wurde gefolgert, dass das Belohnungssystem bei freier Wahlmöglichkeit weitere Kontrollprozesse im Gehirn aktiviert.
Belohnungserwartung und Immunfunktion
Positive Erwartungen wirken sich günstig auf das Immunsystem aus. Eine Aktivierung des ventralen Tegmentums, eines Bestandteils des Belohnungssystems, durch solche Erwartungen stärkt die Immunabwehr.
Belohnung und Geschlecht
Während des Eisprungs (Östrus) sind Frauen besonders für Abhängigkeitserkrankungen (z. B. Abhängigkeit von Kokain) empfänglich, was der Wirkung von Östradiol zugeschrieben wird. Unter physiologischen Bedingungen bedeutet dies sehr wahrscheinlich, dass während des Östrus das Belohnungssystem besonders sensibel reagiert. Weibliche Mäuse, die mit speziellen Auslösern auf Kokain konditioniert worden waren (ein maximaler Belohnungsstimulus), hatten während des Östrus, der Zeit der Paarungsbereitschaft, eine erhöhte mesolimbische Reaktion auf die Auslöser, ohne dass Kokain in der Nähe war.
Das Belohnungssystem und Lernen
Die Erwartung einer Belohnung oder eines günstigen Ausgangs übt einen erheblichen Einfluss auf das Lernen aus. Dabei spielt das ventrale Striatum mit seinem dopaminergen System eine zentrale Rolle. Es reagiert auf eine Vielzahl unterschiedlicher Belohnungsreize, so beispielsweise auf einfache Verstärker (wie ein Bonbon, Geld), soziale Belohnung oder eine subjektive Befriedigung durch erreichte Korrektheit.
Weitere Aspekte
- Kleinhirn und Belohnung: Forscher haben eine bisher unbekannte Verbindung zwischen dem Kleinhirn und dem Belohnungszentrum entdeckt. Das Kleinhirn moduliert den Dopaminspiegel in den Basalganglien, der den Bewegungsbeginn, die Bewegungsstärke und die Belohnungsverarbeitung beeinflusst.
- Navigation und Belohnung: Unser Ortssinn ist Teil des episodischen Gedächtnisses. Für dieses „Kartengedächtnis“ verknüpfen Hippocampus und entorhinaler Kortex Orte im Raum. Dasselbe können sie auch mit Ereignissen tun, indem sie neben räumlichen Eindrücken auch Seh-, Hör- und Geruchsempfindungen zu einer vielschichtigen Erinnerung verbinden.
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