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Die Rolle des anterioren cingulären Cortex bei Entscheidungsprozessen und instrumentellen Lernvorgängen
(2006) Schweimer, Judith; Hauber, Wolfgang (Prof. Dr.)
Der Anteriore Cinguläre Cortex (ACC) spielt eine wichtige Rolle bei Stimulus-Belohnungs-Lernen und bei der Auswahl von belohnungsgesteuerten Handlungsweisen. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde eine Reihe von Experimenten durchgeführt, um die Rolle des ACC bei instrumentellen Verhalten, welches aufwandsabhängige Entscheidungen beruht, und bei instrumentellem Lernen, welches durch belohnungsprädiktive Stimuli gesteuert wird, näher zu untersuchen. In Experiment 1 wurden das Erlernen und das Umlernen von instrumentellen Antworten, die durch belohnungsprädiktive Stimuli geführt wurden, untersucht. Dafür wurde eine Reaktionszeitaufgabe verwendet, in welcher die zu erwartende Belohnungsstärke (1 vs. 5) durch zwei verschiedene, visuelle Stimuli vorausgesagt wurde. Ratten mit ACC-Läsionen, lernten gleichermaßen wie die Kontrolltiere, die verschiedenen Stimuli mit der jeweiligen Belohnungsstärke zu assoziieren, und sie konnten auch ihr Verhalten an die umgekehrten Stimulus-Belohungs-Beziehungen in der Umlernphase anpassen. Daher nehmen wir an, dass der ACC in einer einfachen Diskriminierungsausgabe wie dieser nicht notwendig ist. In Experiment 2 konnte gezeigt werden, dass die Abbruchrate von instrumentellen Handlungen unter einem Progressive-Ratio-Schedule bei Kontrolltieren und ACC-läsionierten Tieren ähnlich waren. Dies beweist, dass Läsionen des ACC keinen Einfluss auf die Motivation, einen bestimmten Aufwand zu investieren, um an eine spezifische Belohung in diesem Test zu gelangen, hatten. In einer weiteren Teilaufgabe wurde Kosten-Nutzen-abhängiges Entscheidungsverhalten in einer Skinnerbox untersucht. Dabei hatten die Ratten die Wahl entweder für bevorzugtes Futter den Hebel unter einem Progressive-Ratio-Schedule zu drücken oder frei zur Verfügung stehendes, weniger bevorzugtes Laborfutter zu konsumieren. Dabei zeigte sich, dass Kontroll- und ACC-läsionierte Tiere ähnliche Abbruchraten hatten und vergleichbare Mengen an Laborfutter konsumierten. In Experiment 3-5 wurden Ratten in einer Kosten-Nutzen-abhängigen T-Labyrinths-Aufgabe trainiert, in welcher sie entweder die Wahl hatten, in dem einem Zielarm für eine hohe Belohnung (4 Pellets) über eine 30 cm hohe Barriere zu klettern oder in dem anderen Zielarm eine niedrige Belohnung (2 Pellets) ohne Barriere zu erhalten. Im Einklang mit weiteren Studien ging aus den Ergebnissen hervor, dass Zellkörperläsionen ACC zur Veränderung des Verhaltens in Richtung geringerer Nutzen – geringere Kosten in der Ein-Barrieren- aber nicht in der Zwei-Barrieren-Situation (gleicher Aufwand für beide Belohnungsstärken) führten (Experiment 3). In einem weiteren Versuch (Experiment 4) zeigte sich, dass catecholaminerge Läsionen mit 6-Hydroxydopamin ein ähnliches Verhaltensdefizit wie in Experiment 3 auslösten. Die abschließende immunhistologische Auswertung der Gehirnschnitte deutete auf einen fast kompletten Verlust an Tyrosinhydroxylase-positiven Fasern im ACC hin. In Experiment 5 wurde die Wirkung von Injektionen der Dopamin-Antagonisten SCH23390 und Eticlopride in die Cg1-Region des ACC in der gleichen Aufgabenstellung untersucht. Im Vergleich zu den Kontrolltieren wählten die mit dem D1-Rezeptor-Antagonisten, SCH23390-behandelten Tiere vermehrt die niedrige Kosten-niedrige Belohnungs-Option in der Ein-Barriere-Situation, während die intra-ACC-Injektionen des D2-Rezeptor-Antagonisten, Eticlopride, keine Verhaltensveränderung im Vergleich zu den Kontrolltieren bewirkten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der ACC eine Rolle in Kosten-Nutzen-abhängigem Entscheidungsverhalten spielt, allerdings nicht in jeder Aufgabe, die eine Abschätzung von Kosten und Nutzen beinhaltet. Weiterhin konnte in dieser Doktorarbeit zum ersten Mal bewiesen werden, dass Kosten-Nutzen-abhängige Entscheidungen von Dopamin-Impulsen im ACC abhängig sind, welche über den D1-Rezeptor und nicht den D2-Rezeptor vermittelt werden.