Browsing by Author "Calaminus, Carsten"

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Die Rolle von Dopamin bei der Steuerung des flexiblen Verhaltens der Ratte
(2010) Calaminus, Carsten; Hauber, Wolfgang (Prof. Dr.)
DA moduliert auf vielfältige Weise instrumentelles Verhalten. Dabei sind sog. Vorhersagefehlersignale in kurzfristigen, wenige Millisekunden dauernden Aktivitätsänderungen, aber auch in Änderungen im Minutenbereich verschlüsselt. Auch die Wahrscheinlichkeit, mit der bestimmte Ereignisse auftreten, ist in kurzfristigen Aktivitätsänderungen DAerger Neurone kodiert. Darüber hinaus spielt die basale DA-Freisetzung per se eine wichtige Rolle. Die Präsenz einer basalen DA-Konzentration ist vielfach Voraussetzung dafür, daß bestimmte Hirnfunktionen - wie z.B. die Motorik realisiert - werden können. Das ist deutlich an den Ausfallserscheinungen zu erkennen, wie sie bei Morbus Parkinson zu Tage treten. Diese DA-Signale in verschiedenen Zeitfenstern steuern auf komplexe Weise instrumentelles Verhalten. Verschiedene Hypothesen spezifizieren den Beitrag, den DA hierbei leistet. Die Vorhersagefehlertheorie schreibt DA-Signalen eine bedeutsame Rolle bei instrumentellen Lernvorgängen zu. Die incentive salience-Hypothese dagegen besagt, daß DA-Signale für die Übertragung der motivationalen Eigenschaften einer Belohnung auf den zugehörigen belohnungsprädiktiven Stimulus verantwortlich sind. DA erfüllt diese verhaltenssteuernde Funktion durch die Modulation v.a. von zwei Schaltkreisen: der limbischen und der assoziativen Funktionsschleife. Die limbische Funktionsschleife steuert motivationale Funktionen, die assoziative Schleife verschiedene Lernfunktionen. Dabei sind v.a. Signale relevant, die über die D1 und die D2-Rezeptoren übermittelt werden. Ein wesentliches, noch weitgehend offenes Problem war, auf welche Weise DA-Signale in der limbischen und assoziativen Schleife zur Steuerung instrumentellen Verhaltens beitragen. Bisherige Untersuchungen legten nahe, daß der Beitrag von DA in den einzelnen Teilstrukturen der Schleifen nicht einheitlich ist und das Muster der beteiligten DA-Rezeptoren ebenfalls heterogen zu sein scheint. In der vorliegenden Untersuchung wurde die Rolle von DA-Signalen in 2 Strukturen der limbischen und einer Teilstruktur der assoziativen Schleifen untersucht. Eine Blockade der DA-Rezeptoren im OFC, der Teil der limbischen Funktionsschleife ist, beeinträchtigte eine spezielle Form des instrumentellen Lernens, nämlich das Umlernen einmal gelernter S-O-Assoziationen. Dieser Befund konnte mit Hilfe der von Schulz erstmalig postulierten Vorhersagefehlerhypothese erklärt werden. Die Intensität des instrumentellen Verhaltens blieb jedoch von der Blockade unbeeinträchtigt. D.h., DA scheint im OFC keine motivationalen Aufgaben bei der Steuerung des instrumentellen Verhaltens der Tiere zu erfüllen, und beide DA-Rezeptor-Subtypen sind gleichermaßen an der Vermittlung dieses Verhaltens beteiligt. Im NAC führt demgegenüber eine Blockade der DA-Rezeptoren zu keiner Störung des Umlernverhaltens, vielmehr war hier die Intensität des Verhaltens generell verringert. DA-Signale im NAC über sowohl die D1- als auch die D2-Rezeptoren dienen also der Steuerung der motivationalen Komponente des instrumentellen Verhaltens. Eine mögliche Erklärung wäre, daß die motivationale Wirkung, die von den Stimuli ausgeht, reduziert war (incentive salience). Hierfür sind vermutlich DA-Signale relevant, die in einem mittleren Zeitfenster, d.h. Minutenbereich, übermittelt werden. Interessanterweise führte die Blockade der DA-Rezeptoren nicht zu Störungen des instrumentellen Lernverhaltens. Dies stimmt mit der Annahme überein, daß der NAC eine untergeordnete Rolle bei assoziativen Lernvorgängen spielt. Betrachtet man die DA-Modulation von OFC und NAC, wird deutlich, daß DA in unterschiedlichen Teilbereichen derselben Funktionsschleife abweichende Funktionen erfüllt. Während DA im OFC vornehmlich an der Steuerung des Umlernverhaltens beteiligt ist, steuern DA-Signale im NAC hauptsächlich motivationale Komponenten des Verhaltens. Bei Betrachtung des pDMS wird deutlich, daß die DA-Modulation eine Anpassung des instrumentellen Verhaltens an belohnungsprädiktive Stimuli ermöglicht. Die Tiere waren beeinträchtigt, ihr instrumentelles Verhalten an Signale anzupassen, die verschiedene Belohnungsmengen signalisierten. Auch wenn einige Details dieser Modulation noch der genaueren Klärung bedürfen, bleibt festzuhalten, daß DA-Signale im pDMS an der Steuerung kognitiver Verhaltensweisen mitwirken und nicht wie im NAC die motivationale Komponenten des Verhaltens steuern. Eine mögliche Erklärung für die beobachteten Verhaltensbeeinträchtigungen nach einer DA-Läsion im pDMS könnte ebenfalls die schon erwähnte Vorhersagefehlerhypothese von Schultz liefern. Hier scheinen DA-Signale im Subsekunden- bis Millisekundenbereich zu der Anpassung des Verhaltens an belohnungsprädiktive Stimuli beizutragen. Dies ist eine der ersten Arbeiten, die zeigen konnte, daß eine DA-Modulation der assoziativen Schleife für die von ihr erbrachten kognitiven Leistungen wichtig ist.