DOPAMINE VERSTERKT DE ZENUWBANEN VOOR BELOOND GEDRAG

Of het nu gaat om zindelijkheidstraining of cocaïne snuiven, de beloning stimuleert herhaling van het beloonde gedrag. Onderzoekers van de universiteit van Otago in Nieuw Zeeland hebben nu een belangrijke biochemische achtergrond van dit verschijnsel onthuld. De neurotransmitter dopamine blijkt de hersenbanen voor het beloonde gedrag te versterken (Nature, 6 sep.).

De onderzoekers implanteerden metalen draadjes in de hersenen van hun laboratoriumratten, en lieten die vervolgens rondlopen in een kooi met een pedaal. Als een rat het pedaal indrukte, werd de zwarte kern (substantia nigra) in de hersenen elektrisch gestimuleerd. Deze hersenkern is onderdeel van het beloning-circuit van het brein, dat ervoor zorgt dat eten, seks en andere evolutionair nuttige handelingen een prettig gevoel geven, met als doel dat deze handelingen worden herhaald.

Na de eerste keer leerden de ratten al snel om het pedaal telkens weer in te drukken, en zodoende telkens weer hun zwarte kern te stimuleren, een beloning dus zonder dat er de gebruikelijke rattensnoepjes aan te pas kwamen. Ze leerden dit sneller naarmate het stroompje sterker was.

Niet alleen het prettige gevoel deed de ratten naar het hefboompje terugkeren. Volgens prof.dr. Jeff Wickens en collega's van de universiteit van Otago blijkt uit hun vervolgonderzoek dat de beloning ook de zenuwbanen voor het pedaaldrukken efficiënter maakt. Ze onderzochten dit door bij dezelfde ratten, maar dan onder narcose, de zwarte kern op dezelfde manier te stimuleren als wanneer de rat het pedaaltje indrukte. Vervolgens keken ze naar het effect van deze `beloning' op de zenuwuitlopers van de sensomotorische hersenschors naar het striatum. De zenuwcellen van de zwarte kern geven hun dopamine namelijk af vlak naast deze uitlopers. Bovendien zijn de schors-striatum banen betrokken bij het plannen en tot uitvoer brengen van bewegingen, en speelt het striatum een rol bij bewegingen die door beloning zijn aangeleerd. Bij bewegingsziekten als de ziekten van Parkinson en Huntington is het striatum ernstig aangetast.

Bij de dieren van wie de zwarte kern was gestimuleerd, hadden de signalen van de hersenschors twee keer zoveel effect op de zenuwactiviteit in het striatum. De resultaten wijzen erop dat de elektrische beloningen de zenuwbanen van de schors naar het striatum efficiënter hadden gemaakt. Het is niet met zekerheid te zeggen dat precies die banen efficiënter werken die de pedaaldruk-bewegingen mogelijk maken, maar dat vermoeden de onderzoekers wel. Weliswaar wordt de dopamine ook op de ernaast liggende zenuwuitlopers afgegeven, maar doorgaans worden alleen zenuwcontacten versterkt die op dat moment actief zijn. En in het geval van de wakkere ratten waren op het moment van dopamine-afgifte juist die contacten actief die zorgen voor de pootbewegingen om het pedaal in te drukken.

De onderzoekers gaven nog een aanwijzing dat het inderdaad dopamine is waarmee stimulatie van de zwarte kern de schors-striatum route sterker maakt. Als ze in het striatum dopamine onwerkzaam maakten, dan maakte dat ook het effect van elektrische stimulatie ongedaan.