Wie Kokain das Belohnungssystem des Gehirns neu verkabelt

Zusammenfassung: Mithilfe von Neuroimaging haben Forscher herausgefunden, wie Kokainsucht das Belohnungsbewertungssystem des Gehirns verändert und sich auf das Anpassungsverhalten auswirkt. Diese Modifikation erklärt das verblüffende Suchtverhalten, das bei Benutzern beobachtet wird – das Beharren auf schädlichen Aktivitäten, die oft keinen unmittelbaren Nutzen bringen.

Der Schwerpunkt lag auf „Belohnungsvorhersagefehlern“ und darauf, wie Substanzen wie Kokain diese Gehirnberechnungen beeinflussen. Dieses Verständnis könnte den Weg für wirksamere Suchtbehandlungen ebnen.

Wichtige Fakten:

1. Chronischer Kokainkonsum stört den Mechanismus des Gehirns zur Bewertung potenzieller Belohnungen aus verschiedenen Ergebnissen und schwächt ein für adaptives Verhalten wesentliches Fehlersignal.
2. Kokainkonsumenten zeigten bei Entscheidungsspielen riskantere Strategien und zeigten schwächere neuronale Fehlersignale als Reaktion auf unerwartete Belohnungen oder deren Abwesenheit.
3. Trotz dieser bedeutenden Erkenntnisse betonen die Forscher, dass ihre Momentaufnahme des Gehirns zu einem bestimmten Zeitpunkt keinen Kausalzusammenhang belegen kann und dass Längsschnittstudien aussagekräftiger wären.

Quelle: Rutgers-Universität

Rutgers-Forscher haben mithilfe von Neuroimaging gezeigt, dass Kokainsucht das System des Gehirns verändert, um zu bewerten, wie lohnend sich verschiedene mit unseren Entscheidungen verbundene Ergebnisse anfühlen werden. Dadurch wird ein Fehlersignal gedämpft, das das Lernen und adaptive Verhalten steuert.

Die beobachteten Veränderungen verbreiten wahrscheinlich einen mysteriösen Aspekt manchen Suchtverhaltens – die Tendenz, weiterhin schädliche Dinge zu tun, die manchmal keinen unmittelbaren Nutzen haben. Diese Änderungen machen es Langzeitkokainkonsumenten auch schwerer, richtig einzuschätzen, wie viel Nutzen sie aus anderen verfügbaren Maßnahmen ziehen werden.

Experten haben seit langem die Hypothese aufgestellt, dass Kokain und andere Suchtstoffe Einfluss auf „Belohnungsvorhersagefehler“ haben können, eine Berechnung, die das Gehirn durchführt, um zu lernen, was in der eigenen Umgebung wertvoll ist.

Es wurde angenommen, dass die Substanzen Fehler bei der Vorhersage von Belohnungen erhöhen, indem sie die Aktivität des Neurotransmitters Dopamin beeinträchtigen. Konkrete Beweise für Veränderungen dieser kritischen Gehirnfunktion bei Menschen mit chronischer Kokainabhängigkeit liegen den Forschern jedoch nicht vor.

Die neue Studie, die in erscheint Neuronliefert starke Beweise und könnte neue Strategien zur Behandlung von Sucht im Allgemeinen und Kokainsucht im Besonderen vorschlagen.

„Das Gehirn verfügt über ausgefeilte Mechanismen, um vorherzusagen, welche Verhaltensweisen uns Freude und Schmerz bereiten, um Vorhersagen zu aktualisieren, die sich als falsch erweisen, und um zu lernen, wie lohnend unterschiedliche Verhaltensweisen tatsächlich sind“, sagte Hauptautorin Anna Konova, Professorin für Psychiatrie und Leiterin eines Forschungslabors am Institut für Psychologie Institute für Verhaltensgesundheit und Gehirngesundheit der Rutgers University.

„Diese Art des Lernens aus Erfahrung ist eines der wichtigsten Dinge, die Menschen tun. Deshalb berühren Sie eine heiße Herdplatte nicht mehr als einmal. Diese Studie zeigt, dass Menschen mit chronischen Kokainkonsumstörungen möglicherweise Schwierigkeiten haben, auf diese Weise zu lernen.

„Es zeigt auch, warum sie Schwierigkeiten haben, und hoffentlich wird dieses Verständnis des zugrunde liegenden Mechanismus zu besseren Behandlungsmöglichkeiten führen“, sagte Rita Goldstein, Mount Sinai-Professorin für Neuroimaging of Addiction an der Icahn School of Medicine und leitende Mitautorin über das Studium.

Die Forscher untersuchten den Vorhersagefehlermechanismus des Gehirns, indem sie Menschen rekrutierten, die durchschnittlich 18 Jahre lang Kokain konsumiert hatten, und sie aufforderten, einfache Entscheidungsspiele zu spielen (mit kleinen finanziellen Belohnungen, die entweder sicher oder durch Zufall erhalten werden konnten) – alles während einer funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT). Das Gleiche stellten die Forscher dann einer anderen Gruppe von Teilnehmern, die noch nie Kokain konsumiert hatten, aber in vielerlei Hinsicht der ersten Gruppe ähnelten.

Die Gruppe der Teilnehmer, die Kokain konsumiert hatten, verfolgte konsequent riskantere Spielstrategien. Sie hatten auch geringere neuronale Fehlersignale, wenn aufgrund dieser riskanteren Entscheidungen eine unerwartete Belohnung gewährt oder ausgelassen wurde.

Die Reaktion des Gehirns auf fehlerhafte Vorhersagen, die Reaktion, die erforderlich ist, um das Auftreten eines Fehlers zu kodieren und eine Wiederholung zu vermeiden, war bei der Kokainkonsumentengruppe deutlich geringer als bei den anderen Teilnehmern.

Solche Ergebnisse deuten stark auf die physiologischen Auswirkungen des chronischen Kokainkonsums auf die beobachteten Unterschiede in der Gehirnfunktion hin, die Forscher weisen jedoch darauf hin, dass eine Momentaufnahme der Gehirnfunktion zu einem einzelnen Zeitpunkt keinen Kausalzusammenhang beweisen kann. Nur eine Studie, die die Struktur und Funktion des Gehirns im Zeitverlauf misst und vor Beginn des Kokainkonsums beginnt, könnte Hypothesen über Ursache und Wirkung testen.

Allerdings glauben Konova und Goldstein, dass die Studienergebnisse starke neue Beweise für eine Ursache der Kokainsucht und die dadurch verursachten Veränderungen im Konsumverhalten liefern. Sie hoffen auch, dass ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen dazu beitragen kann, Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln, die noch begrenzt sind.

„Obwohl diese grundlegende wissenschaftliche Studie keine unmittelbaren Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit oder Behandlung hat, können Forscher auf diesen Erkenntnissen aufbauen, um neue Behandlungen und Präventionsstrategien zu erforschen“, sagte Konova.

„Unsere Ergebnisse deuten insbesondere darauf hin, dass Interventionen, die darauf abzielen, die Auswirkungen der Ergebnisse der eigenen Entscheidungen (die Wahrnehmung erhaltener Belohnungen) zu steigern, eine wertvolle Strategie sein können, um die Signalisierung von Vorhersagefehlern zu normalisieren und aus Suchterfahrungen zu lernen.“

Über diese Neuigkeiten aus der Sucht- und Neurowissenschaftsforschung

Autor: Andrew Smith
Quelle: Rutgers-Universität
Kontakt: Andrew Smith – Rutgers University
Bild: Das Bild stammt von Neuroscience News

Ursprüngliche Forschung: Offener Zugang.
„Reduzierte neuronale Kodierung von Nutzenvorhersagefehlern bei Kokainsucht“ von Anna Konova et al. Neuron

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Abstrakt

Reduzierte neuronale Kodierung von Nutzenvorhersagefehlern bei Kokainsucht

Höhepunkte

• Wir haben ein subjektives Belohnungssignal gemessen, das mit Dopamin zusammenhängt – einem Nutzenvorhersagefehler
• Menschen mit Kokainabhängigkeit hatten einen geringeren Fehler bei der Kodierung des Nutzenvorhersagefehlers
• Vorhersagefehlerdefizite treten im ventralen Striatum und im orbitofrontalen Kortex auf
• Die Kodierung erhaltener, aber nicht erwarteter Belohnungen führt zu Vorhersagefehlerdefiziten

Zusammenfassung

Einflussreiche Berichte über Sucht postulieren Veränderungen im adaptiven Verhalten, die durch mangelhafte dopaminerge Vorhersagefehler (PEs) verursacht werden, was auf die Diskrepanz zwischen tatsächlicher und erwarteter Belohnung hinweist.

Dopamin-Neuronen kodieren diese Fehlersignale in subjektiven Begriffen, kalibriert durch individuelle Risikopräferenzen, als „Nützlichkeits“-PEs. Es bleibt jedoch unklar, ob Menschen mit Drogenabhängigkeit PE-Defizite haben oder welche rechnerische Ursache diese haben.

Hier zeigen wir mithilfe einer analogen Aufgabe zu früheren Einzelstudien mit bekannten Erwartungen, dass fMRT-gemessene PEs in ähnlicher Weise Nutzen-PEs widerspiegeln.

Im Vergleich zu Kontrollteilnehmern weisen Personen mit chronischer Kokainabhängigkeit verringerte Nutzen-PEs im dopaminozeptiven ventralen Striatum auf, mit ähnlichen Trends im orbitofrontalen Kortex.

Die Zerlegung dieses PE-Signals in seine Unterkomponenten führte diese Verringerungen auf schwächere striatale Reaktionen auf erhaltene Belohnung/Nützlichkeit zurück, wohingegen die Unterdrückung der Aktivität mit Belohnungserwartung unverändert blieb.

Diese Ergebnisse belegen, dass Sucht die PE-Signalisierung grundlegend stören kann und offenbaren eine unterschätzte Rolle für den wahrgenommenen Belohnungswert in diesem Mechanismus.