Belöningssystem - Reward system

Den belöningssystemet (den mesocorticolimbic krets) är en grupp av neurala strukturer som ansvarar för stimulans framträdande (dvs "vilja", lust eller craving för en belöning och motivation), associativ inlärning (primärt positiv förstärkning och klassisk beting ), och positivt valenced känslor , särskilt sådana som involverar nöje som en viktig komponent (t.ex. glädje , eufori och extas ). Belöning är den attraktiva och motiverande egenskapen för en stimulans som inducerar aptitligt beteende, även känt som tillvägagångssättsbeteende och fullbordat beteende. En givande stimulans har beskrivits som "varje stimulans, föremål, händelse, aktivitet eller situation som har potential att få oss att närma oss och konsumera det är per definition en belöning". I operant konditionering fungerar givande stimuli som positiva förstärkare ; Men det motsatta uttalandet gäller också: positiva förstärkare är givande.

Exempel på primära belöningar. Medurs uppifrån till vänster: vatten, mat, föräldravård och sex.
Beroende och beroende ordlista
  • missbruk - en biopsykosocial störning som kännetecknas av ihållande användning av droger (inklusive alkohol) trots betydande skada och negativa konsekvenser
  • beroendeframkallande läkemedel - psykoaktiva ämnen som vid upprepad användning är förknippade med betydligt högre frekvenser av missbruksstörningar, till stor del på grund av läkemedlets effekt på hjärnbelöningssystem
  • beroende - ett adaptivt tillstånd associerat med ett abstinenssyndrom vid upphörande av upprepad exponering för en stimulans (t.ex. läkemedelsintag)
  • läkemedelssensibilisering eller omvänd tolerans - den eskalerande effekten av ett läkemedel som uppstår vid upprepad administrering vid en given dos
  • narkotikaabstinens - symtom som uppstår vid upphörande av upprepad läkemedelsanvändning
  • fysiskt beroende - beroende som involverar ihållande fysiska– somatiska abstinenssymtom (t.ex. trötthet och delirium tremens )
  • psykologiskt beroende - beroende som involverar emotionellt – motiverande abstinenssymtom (t.ex. dysfori och anhedoni )
  • förstärkande stimuli - stimuli som ökar sannolikheten för upprepande beteenden som parats med dem
  • givande stimuli - stimuli som hjärnan tolkar som inneboende positiv och önskvärd eller som något att närma sig
  • sensibilisering - ett förstärkt svar på en stimulans som uppstår vid upprepad exponering för den
  • missbruksstörning - ett tillstånd där användning av ämnen leder till kliniskt och funktionellt signifikant försämring eller nöd
  • tolerans - den minskande effekten av ett läkemedel som uppstår vid upprepad administrering vid en given dos

Belöningssystemet motiverar djur att närma sig stimuli eller engagera sig i beteende som ökar konditionen (sex, energitäta livsmedel etc.). Överlevnad för de flesta djurarter beror på att maximera kontakten med fördelaktiga stimuli och minimera kontakten med skadliga stimuli. Belöningskognition tjänar till att öka sannolikheten för överlevnad och reproduktion genom att orsaka associativt lärande, framkalla tillvägagångssätt och fullbordat beteende och utlösa positivt värderade känslor. Således är belöning en mekanism som utvecklats för att öka djurens anpassningsbara kondition. Vid narkotikamissbruk överaktiverar vissa ämnen belöningskretsen, vilket leder till tvångssubstanssökande beteende som beror på synaptisk plasticitet i kretsen.

Primära belöningar är en klass av givande stimuli som underlättar överlevnaden av sig själv och avkommor , och de inkluderar homeostatiska (till exempel god mat ) och reproduktiva (t.ex. sexuell kontakt och föräldrainvesteringar ) belöningar. Egentliga belöningar är ovillkorliga belöningar som är attraktiva och motiverar beteende eftersom de i sig är behagliga. Extrinsic belöningar (t.ex. pengar eller att se sitt favoritidrottslag vinna ett spel) är villkorade belöningar som är attraktiva och motiverande beteende men som inte är behagliga i sig. Extrinsic belöningar härleder sitt motivationsvärde som ett resultat av en inlärd association (dvs konditionering) med inneboende belöningar. Extrinsic belöningar kan också väcka nöje (t.ex. eufori från att vinna mycket pengar i ett lotteri) efter att ha klassiskt betingats med inneboende belöningar.

Definition

Inom neurovetenskap är belöningssystemet en samling av hjärnstrukturer och neurala vägar som är ansvariga för belöningsrelaterad kognition, inklusive associativ inlärning (främst klassisk konditionering och operant förstärkning ), incitamentskänslighet (dvs motivation och "vilja", lust eller längtan efter en belöning) och positivt värderade känslor , särskilt känslor som involverar nöje (dvs hedoniskt "tycke").

Termer som vanligtvis används för att beskriva beteende relaterat till belöningens "önskande" eller önskningskomponent inkluderar aptitbeteende, tillvägagångssättsbeteende, förberedande beteende, instrumentellt beteende, förväntande beteende och sökande. Termer som vanligtvis används för att beskriva beteende relaterat till belöningens "gillande" eller nöjeskomponent inkluderar fullständigt beteende och uppträdande.

De tre primära funktionerna för belöningar är deras förmåga att:

  1. producera associativt lärande (dvs. klassisk konditionering och operant förstärkning );
  2. påverka beslutsfattande och framkalla tillvägagångssättsbeteende (via tilldelning av motiverande vikt till givande stimuli);
  3. framkalla positivt värderade känslor, särskilt nöje.

Neuroanatomi

Översikt

Hjärnstrukturerna som komponerar belöningssystemet är främst belägna inom cortico-basal ganglia-thalamo-cortical loop ; den basala ganglierna i slingan driver aktivitet inom belöningssystemet. De flesta vägar som förbinder strukturer inom belöningssystemet är glutamatergiska interneuroner , GABAergic medium spiny neuroner (MSN) och dopaminerga projektionsneuroner , även om andra typer av projektionsneuroner bidrar (t.ex. orexinerga projektionsneuroner). Belöningssystemet inkluderar det ventrala tegmentala området , ventral striatum (dvs nucleus accumbens och lukt tuberkel ), dorsal striatum (dvs caudatkärnan och putamen ), substantia nigra (dvs pars compacta och pars reticulata ), prefrontal cortex , främre cingulära cortex , insular cortex , hippocampus , hypothalamus (särskilt den orexinerga kärnan i lateral hypothalamus ), thalamus (flera kärnor), subthalamiska kärnan , globus pallidus (både yttre och inre ), ventral pallidum , parabrachial kärna , amygdala och resten av den utökade amygdala . Den dorsala raphe-kärnan och cerebellum verkar modulera vissa former av belöningsrelaterad kognition (dvs associativ inlärning , motiverande framträdande och positiva känslor ) och beteenden också. Den laterodorsal tegmentala kärnan (LTD) , pedunculopontine nucleus (PPTg) , och sido habenula (LHb) (både direkt och indirekt via rostromedial tegmentala kärnan ) är också kan inducera aversiv framträdande och stimulans salience genom deras projektioner till det ventrala tegmentala området ( VTA). LDT och PPTg skickar båda glutaminerga projektioner till VTA som synapser på dopaminerga neuroner, som båda kan ge incitament. LHb skickar glutaminerga projektioner, varav majoriteten synapser på GABAergic RMTg -neuroner som i sin tur driver inhibering av dopaminerga VTA -neuroner, även om vissa LHb -projektioner slutar på VTA -interneuroner. Dessa LHb -projektioner aktiveras både av aversiva stimuli och av frånvaron av en förväntad belöning, och excitation av LHb kan framkalla aversion.

De flesta dopaminvägar (dvs neuroner som använder neurotransmittorn dopamin för att kommunicera med andra neuroner) som skjuter ut från det ventrala tegmentala området är en del av belöningssystemet; i dessa vägar verkar dopamin på D1-liknande receptorer eller D2-liknande receptorer för att antingen stimulera (D1-liknande) eller hämma (D2-liknande) produktionen av cAMP . De GABAergic medium spiny neuroner i striatum är också komponenter i belöningssystemet. De glutamatergiska projektionskärnorna i den subthalamiska kärnan, prefrontala cortex, hippocampus, thalamus och amygdala ansluter till andra delar av belöningssystemet via glutamatvägar. Den mediala framhjärnbunten , som är en uppsättning av många neurala vägar som förmedlar hjärnstimuleringsbelöning (dvs belöning härledd från direkt elektrokemisk stimulering av lateral hypothalamus ), är också en komponent i belöningssystemet.

Två teorier finns med avseende på aktiviteten hos kärnan accumbens och generationen som gillar och vill. Inhiberingshypotesen (eller hyperpolarisering) föreslår att kärnan accumbens utövar toniska hämmande effekter på nedströms strukturer som ventral pallidum, hypothalamus eller ventral tegmental område, och att vid inhibering av MSN i nucleus accumbens (NAcc) är dessa strukturer upphetsade, " släppa "belöningsrelaterat beteende. Medan GABA-receptoragonisterna har förmåga att framkalla både "gilla" och "vill ha" reaktioner i nucleus accumbens, glutaminerg inmatningar från basolaterala amygdala , ventrala hippocampus, och mediala prefrontala cortex kan köra incitament framträdande. Medan de flesta studier finner att NAcc -neuroner minskar avfyrning som svar på belöning, finner ett antal studier det motsatta svaret. Detta hade lett till förslaget om disinhibition (eller depolarisering) hypotes, som föreslår att excitation eller NAcc neuroner, eller åtminstone vissa delmängder, driver belöningsrelaterat beteende.

Efter nästan 50 års forskning om hjärnstimuleringsbelöning har experter certifierat att dussintals platser i hjärnan kommer att bibehålla intrakraniell självstimulering . Regioner inkluderar laterala hypotalamus och mediala framhjärnbuntar, som är särskilt effektiva. Stimulering där aktiverar fibrer som bildar de stigande vägarna; de stigande vägarna inkluderar den mesolimbiska dopaminvägen , som skjuter ut från det ventrala tegmentala området till kärnan accumbens . Det finns flera förklaringar till varför den mesolimbiska dopaminvägen är central för kretsar som förmedlar belöning. För det första finns det en markant ökning av dopaminfrisättningen från den mesolimbiska vägen när djur deltar i intrakraniell självstimulering. För det andra visar experiment konsekvent att hjärnstimuleringsbelöning stimulerar förstärkning av vägar som normalt aktiveras av naturliga belöningar , och läkemedelsbelöning eller intrakraniell självstimulering kan utöva kraftfullare aktivering av centrala belöningsmekanismer eftersom de aktiverar belöningscentret direkt snarare än genom de perifera nerverna . För det tredje, när djur administreras beroendeframkallande läkemedel eller deltar i naturligt givande beteenden, såsom utfodring eller sexuell aktivitet, finns det en markant frisättning av dopamin i kärnan accumbens. Dopamin är dock inte den enda belöningsföreningen i hjärnan.

Nyckelväg

Diagram som visar några av nyckelkomponenterna i mesokortikolimbisk ("belöning") krets.

Ventralt tegmentalt område

  • Det ventrala tegmentala området (VTA) är viktigt för att svara på stimuli och signaler som indikerar att en belöning är närvarande. Belöningsstimuli (och alla beroendeframkallande läkemedel) verkar på kretsen genom att trigga VTA för att frigöra dopaminsignaler till kärnan accumbens , antingen direkt eller indirekt. VTA har två viktiga vägar: Den mesolimbiska vägen som projicerar till limbiska (striatala) regioner och ligger till grund för motiverande beteenden och processer, och den mesokortiska vägen som projicerar till prefrontala cortex, underbyggande av kognitiva funktioner, såsom inlärning av externa signaler, etc.
  • Dopaminerga neuroner i denna region omvandlar aminosyran tyrosin till DOPA med hjälp av enzymet tyrosinhydroxylas , som sedan omvandlas till dopamin med hjälp av enzymet dopa-dekarboxylas .

Striatum (Nucleus Accumbens)

  • Striatum är i stort involverat i att förvärva och framkalla inlärt beteende som svar på en givande signal. VTA projicerar till striatum och aktiverar de GABA-ergiska Medium Spiny Neurons via D1- och D2-receptorer i ventralen (Nucleus Accumbens) och dorsal striatum.
  • Den Ventrala Striatum (nucleus accumbens) är i stort sett inblandad i förvärvande beteende när matas in av VTA, och framkalla beteende när matas in genom PFC. NAc -skalet projicerar till pallidum och VTA och reglerar limbiska och autonoma funktioner. Detta modulerar de förstärkande egenskaperna hos stimuli och kortsiktiga aspekter av belöning. NAc Core projekterar för substantia nigra och är involverad i utvecklingen av belöningssökande beteenden och dess uttryck. Det är involverat i rumsligt lärande, villkorligt svar och impulsivt val; belöningens långsiktiga element.
  • Dorsal Striatum är inblandat i lärande, Dorsal Medial Striatum i målinriktat lärande och Dorsal Lateral Striatum i stimulus-responsinlärning som är grundläggande för Pavloviansk respons. Vid upprepad aktivering med stimuli kan Nucleus Accumbens aktivera Dorsal Striatum via en intrastriatal slinga. Övergången av signaler från NAc till DS gör att belöningsassocierade ledtrådar kan aktivera DS utan att belöningen i sig är närvarande. Detta kan aktivera begär och beteende-sökande beteenden (och är ansvarig för att utlösa återfall under avhållsamhet i beroende).

Prefrontal cortex

  • VTA dopaminerga neuroner projicerar till PFC, aktiverar glutaminerga neuroner som projicerar till flera andra regioner, inklusive Dorsal Striatum och NAc, vilket slutligen tillåter PFC att förmedla framstående och villkorade beteenden som svar på stimuli.
  • I synnerhet aktiverar avhållsamhet från beroendeframkallande läkemedel PFC, glutamatergisk projektion till NAc, vilket leder till starka begär och modulerar återupprättande av beroendebeteenden som orsakas av avhållsamhet. PFC interagerar också med VTA genom den mesokortiska vägen och hjälper till att associera miljömärken med belöningen.

Hippocampus

  • Hippocampus har flera funktioner, bland annat i skapandet och lagringen av minnen. I belöningskretsen tjänar den till kontextuella minnen och tillhörande ledtrådar. Det underbygger slutligen återinförandet av belöningssökande beteenden via ledtrådar och kontextuella triggers.

Amygdala

  • AMY tar emot input från VTA och utdata till NAc. Amygdala är viktig för att skapa kraftfulla känslomässiga flashbulb-minnen och ligger sannolikt till grund för skapandet av starka cue-associerade minnen. Det är också viktigt för att förmedla ångesteffekter av abstinens och ökat läkemedelsintag vid missbruk.

Nöjescentra

Nöje är en del av belöningen, men inte alla belöningar är njutbara (t.ex. pengar ger inte nöje om inte detta svar är villkorat). Stimuli som är naturligt glädjande och därför attraktiva, kallas inneboende belöningar , medan stimuli som är attraktiva och motiverar tillvägagångssättsbeteende, men som inte är behagliga i sig, kallas yttre belöningar . Extrinsic belöningar (t.ex. pengar) är givande som ett resultat av en inlärd koppling till en inneboende belöning. Med andra ord fungerar extrinsiska belöningar som motivationsmagneter som framkallar "vill", men inte "gillar" reaktioner när de väl har förvärvats.

Belöningssystemet innehåller nöjescentra  eller hedoniska hotspots - det vill säga hjärnstrukturer som förmedlar njutning eller "gillar" reaktioner från inneboende belöningar. Från och med oktober 2017 har hedoniska hotspots identifierats i underavdelningar inom nucleus accumbens skal , ventral pallidum , parabrachial kärna , orbitofrontal cortex (OFC) och insular cortex . Hotspot i nucleus accumbens skalet är beläget i rostrodorsala kvadranten i det mediala skalet, medan den hedoniska kallspoten är belägen i ett mer bakre område. Den bakre ventrala pallidum innehåller också en hedonisk hotspot, medan den främre ventrala pallidum innehåller en hedonisk kallfläck. Mikroinjektioner av opioider , endokannabinoider och orexin kan öka gillandet i dessa hotspots. De hedoniska hotspotsna i den främre OFC och den bakre insula har visat sig svara på orexin och opioider, liksom den överlappande hedoniska kallfläcken i den främre insula och bakre OFC. Å andra sidan har parabrachial kärna hotspot endast visat sig svara på bensodiazepinreceptoragonister.

Hedoniska hotspots är funktionellt kopplade, genom att aktivering av en hotspot resulterar i rekrytering av de andra, som indexeras av det inducerade uttrycket av c-Fos , en omedelbar tidig gen . Vidare resulterar hämning av en hotspot i att trubbningen av effekterna av att aktivera en annan hotspot resulterar i att trubbas. Därför tros den samtidiga aktiveringen av varje hedonisk hotspot inom belöningssystemet vara nödvändig för att generera känslan av en intensiv eufori .

Vill och gillar

Stämning av aptitliga och defensiva reaktioner i kärnan accumbens skal. (Ovan) AMPA -blockad kräver D1 -funktion för att producera motiverade beteenden, oavsett valens, och D2 -funktion för att producera defensiva beteenden. GABA -agonism, å andra sidan, kräver inte dopaminreceptorfunktion. (Nedan) Expansionen av de anatomiska regionerna som producerar defensiva beteenden under stress och aptitbeteende i hemmiljön som produceras av AMPA -antagonism. Denna flexibilitet är mindre uppenbar med GABA -agonism.

Incitamentalitet är attributet "önskande" eller "önskan", som inkluderar en motiverande komponent, som tilldelas en givande stimulans av kärnan accumbens skal (NAcc skal). Graden av neurotransmission av dopamin till NAcc -skalet från den mesolimbiska vägen är starkt korrelerad med storleken på incitamentskraften för givande stimuli.

Aktivering av dorsorostrala regionen i kärnan accumbens korrelerar med ökningar i vilja utan samtidiga ökningar i tycke. Dopaminerg neurotransmission till nucleus accumbens -skalet är emellertid inte bara ansvarig för aptitlig motivationsförmåga (dvs incitamentskänsla) mot givande stimuli, utan också för aversiv motiverande salience, som leder beteendet bort från oönskade stimuli. I dorsal striatum producerar aktivering av D1 -uttryckande MSN: er aptitliga incitament, medan aktivering av D2 -uttryckande MSN ger aversion. I NAcc är en sådan dikotomi inte lika tydlig och aktivering av både D1 och D2 MSN är tillräcklig för att öka motivationen, troligen genom att inhibera VTA genom att hämma ventral pallidum.

Robinson och Berridges teori om stimulanssensibilisering från 1993 föreslog att belöning innehåller separerbara psykologiska komponenter: att vilja (incitament) och tycka om (njutning). För att förklara ökande kontakt med en viss stimulans som choklad, finns det två oberoende faktorer i arbetet - vår önskan att ha chokladen (vill ha) och chokladens njutningseffekt (tycke). Enligt Robinson och Berridge är att vilja och tycka om två aspekter av samma process, så belöningar är vanligtvis önskade och gillade i samma grad. Men att vilja och tycka förändras också oberoende under vissa omständigheter. Till exempel fungerar råttor som inte äter efter att ha fått dopamin (upplever en förlust av matlust) som om de fortfarande gillar mat. I ett annat exempel ökar aktiverade självstimuleringselektroder i råttornas laterala hypotalamus aptiten, men orsakar också fler negativa reaktioner på smaker som socker och salt; uppenbarligen ökar stimulansen vill men inte gillar. Sådana resultat visar att belöningssystemet hos råttor inkluderar oberoende processer för att vilja och tycka om. Den önskade komponenten anses styras av dopaminerga vägar , medan den gillande komponenten anses styras av opiat-bensodiazepinsystem.

Anti-belöningssystem

Koobs & Le Moal föreslog att det finns en separat krets som är ansvarig för dämpningen av belöningsförföljande beteende, som de kallade anti-belöningskretsen. Denna komponent fungerar som bromsar på belöningskretsen och förhindrar därmed överdriven jakt på mat, sex, etc. Denna krets involverar flera delar av amygdala (sängkärnan i stria terminalis, den centrala kärnan), Nucleus Accumbens och signal molekyler inklusive noradrenalin, kortikotropinfrisättande faktor och dynorfin. Denna krets antas också att förmedla de obehagliga komponenterna i stress, och anses därför vara inblandad i beroende och tillbakadragande. Medan belöningskretsen förmedlar den initiala positiva förstärkningen som är involverad i utvecklingen av missbruk, är det kretsen mot belöning som senare dominerar via negativ förstärkning som motiverar strävan efter de givande stimuli.

Inlärning

Belöningsstimuli kan driva inlärning både i form av klassisk konditionering (Pavloviansk konditionering) och operant konditionering (instrumentell konditionering) . I klassisk konditionering kan en belöning fungera som en ovillkorlig stimulans som, när den är associerad med den konditionerade stimulansen, får den betingade stimulansen att framkalla både muskuloskeletala (i form av enkla tillvägagångssätt och undvikande beteenden) och vegetativa svar. Vid operant konditionering kan en belöning fungera som en förstärkare genom att den ökar eller stöder handlingar som leder till sig själv. Inlärda beteenden kan vara känsliga för värdet av de resultat de leder till. beteenden som är känsliga för ett utfalls beredskap vid utförandet av en handling såväl som utfallets värde är målinriktade , medan framkallade handlingar som är okänsliga för beredskap eller värde kallas vanor . Denna skillnad anses återspegla två former av lärande, modellfritt och modellbaserat. Modellfritt lärande innebär enkel cachning och uppdatering av värden. Däremot innebär modellbaserat lärande lagring och konstruktion av en intern modell av händelser som möjliggör slutsatser och flexibel förutsägelse. Även om pavloviansk konditionering i allmänhet antas vara modellfri, är incitamenten som tilldelas en betingad stimulans flexibel när det gäller förändringar i interna motivationstillstånd.

Distinkta neurala system är ansvariga för inlärningssamband mellan stimuli och utfall, handlingar och utfall, och stimuli och svar. Även om klassisk konditionering inte är begränsad till belöningssystemet, kräver förbättringen av instrumentell prestanda genom stimuli (dvs Pavlovian-instrumentell överföring ) nucleus accumbens. Vanligt och målinriktat instrumentellt lärande är beroende av det laterala striatumet respektive det mediala striatumet.

Under instrument lärande, motstående förändringar i förhållandet av AMPA till NMDA -receptorer och fosforylerad ERK inträffar i D 1 -typ och D 2 -typ MSN som utgör de direkta och indirekta vägar , respektive. Dessa förändringar i synaptisk plasticitet och medföljande inlärning är beroende av aktivering av striatal D1- och NMDA -receptorer. Den intracellulära kaskaden som aktiveras av D1-receptorer involverar rekrytering av proteinkinas A och genom resulterande fosforylering av DARPP-32 , hämning av fosfataser som inaktiverar ERK. NMDA-receptorer aktiverar ERK genom en annan men sammanhängande Ras-Raf-MEK-ERK-väg . Alene NMDA-medierad aktivering av ERK är självbegränsad, eftersom NMDA-aktivering också hämmar PKA-medierad hämning av ERK-deaktiverande fosfataser. Men när D1- och NMDA-kaskader samaktiveras fungerar de synergistiskt och den resulterande aktiveringen av ERK reglerar synaptisk plasticitet i form av omstrukturering av ryggraden, transport av AMPA-receptorer, reglering av CREB och ökad cellulär excitabilitet via hämning av Kv4.2

Störningar

Missbruk

ΔFosB (DeltaFosB) - en gen transkriptionsfaktor - överexpression i D1-typ -medium taggiga neuroner i nucleus accumbens är den avgörande gemensamma faktorn bland praktiskt taget alla former av missbruk (dvs, beteendemässiga beroenden och drogaddictions ) som inducerar beroenderelaterat beteende och neural plasticitet . I synnerhet främjar ΔFosB självadministration , belöningssensibilisering och belöning av korsensibiliseringseffekter bland specifika beroendeframkallande läkemedel och beteenden. Vissa epigenetiska modifieringar av histonproteinsvansar (dvs histonmodifieringar) i specifika områden i hjärnan är också kända för att spela en avgörande roll för den molekylära grunden för missbruk .

Beroendeframkallande droger och beteenden är givande och förstärkande (dvs beroendeframkallande ) på grund av deras effekter på dopaminbelöningsvägen .

Den laterala hypotalamus och mediala framhjärnbunten har varit den mest studerade hjärnstimuleringsbelöningsplatsen, särskilt i studier av läkemedlets effekter på hjärnstimuleringsbelöning. Neurotransmittersystemet som tydligast har identifierats med de vanebildande åtgärderna för missbruk av droger är det mesolimbiska dopaminsystemet, med dess efferenta mål i nucleus accumbens och dess lokala GABAergic afferenter . De belöningsrelevanta åtgärderna av amfetamin och kokain är i de dopaminerga synapserna i nucleus accumbens och kanske den mediala prefrontala cortexen . Råttor lär sig också att pressa in för kokaininjektioner i den mediala prefrontala cortexen, vilket fungerar genom att öka dopaminomsättningen i nucleus accumbens. Nikotin infunderat direkt i kärnan accumbens förbättrar också lokal dopaminfrisättning, förmodligen genom en presynaptisk verkan på de dopaminerga terminalerna i denna region. Nikotinreceptorer lokaliseras till dopaminerga cellkroppar och lokala nikotininjektioner ökar dopaminerg cellavfyrning som är avgörande för nikotinbelöning. Några ytterligare vanebildande läkemedel kommer sannolikt också att minska produktionen av medelstora nerviga nervceller som en konsekvens, trots aktivering av dopaminerga projektioner. För opiater innefattar den lägsta tröskelvärdet för belöningseffekter åtgärder på GABAergiska neuroner i det ventrala tegmentala området , en sekundär plats för opiatbelönande åtgärder på medelstora utgående neuroner i kärnan accumbens. Följaktligen utgör följande kärnan i för närvarande karakteriserade läkemedelsbelöningskretsar; GABAergic afferenter till mesolimbiska dopaminneuroner (primärt substrat för opiatbelöning), mesolimbiska dopaminneuroner själva (primära substrat för psykomotorisk stimulansbelöning) och GABAergic efferenter till mesolimbiska dopaminneuroner (en sekundär plats för opiatbelöning).

Motivering

Dysfunktionell motiverande framträdande förekommer i ett antal psykiatriska symptom och störningar. Anhedonia , traditionellt definierat som en minskad förmåga att känna nöje, har granskats på nytt som återspeglar trubbig incitament, eftersom de flesta anhedoniska befolkningar uppvisar intakt "tycke". I den andra änden av spektrumet är en ökad incitamentkänsla som begränsas för specifika stimuli karakteristisk för beteendemässiga och drogmissbruk. Vid rädsla eller paranoia kan dysfunktion ligga i förhöjd aversiv framträdande .

Neuroimaging -studier över diagnoser i samband med anhedoni har rapporterat minskad aktivitet i OFC och ventral striatum. En metaanalys rapporterade att anhedoni var associerat med minskat neuralt svar på belöning av förväntan i caudatkärnan, putamen, nucleus accumbens och medial prefrontal cortex (mPFC).

Humörstörningar

Vissa typer av depression är associerade med minskad motivation, bedömd av viljan att spendera ansträngning för belöning. Dessa abnormiteter har preliminärt kopplats till minskad aktivitet i områden i striatum, och medan dopaminerga abnormiteter antas spela en roll har de flesta studier som undersöker dopaminfunktion vid depression rapporterat inkonsekventa resultat. Även om postmortem- och neuroimaging -studier har funnit avvikelser i många regioner i belöningssystemet, replikeras få fynd konsekvent. Vissa studier har rapporterat minskad NAcc, hippocampus, medial prefrontal cortex (mPFC) och orbitofrontal cortex (OFC) aktivitet, liksom förhöjd basolateral amygdala och subgenual cingulate cortex (sgACC) aktivitet under uppgifter relaterade till belöning eller positiva stimuli. Dessa neuroimaging -avvikelser kompletteras med lite post mortem -forskning, men vad lite forskning har gjorts tyder på minskade excitatoriska synapser i mPFC. Minskad aktivitet i mPFC under belöningsrelaterade uppgifter verkar vara lokaliserad till mer dorsala regioner (dvs. den pregenuella cingulära cortexen ), medan den mer ventrala sgACC är hyperaktiv vid depression.

Försök att undersöka bakomliggande neuralkretsar i djurmodeller har också gett motstridiga resultat. Två paradigm används vanligtvis för att simulera depression, kroniskt socialt nederlag (CSDS) och kronisk mild stress (CMS), även om det finns många. CSDS ger minskad preferens för sackaros, minskade sociala interaktioner och ökad orörlighet i tvångssimprovet. CMS minskar på samma sätt sackarospreferens och beteendemässig förtvivlan som bedöms genom svansupphängning och påtvingade simtester. Djur som är mottagliga för CSDS uppvisar ökad fasisk VTA-avfyrning och inhibering av VTA-NAcc-projektioner dämpar beteendemässiga underskott som orsakas av CSDS. Hämning av VTA- mPFC- prognoser förvärrar dock socialt tillbakadragande. Å andra sidan dämpades och förvärrades CMS -associerade minskningar av sackarospreferens och immobilitet genom VTA -excitation och -inhibering. Även om dessa skillnader kan hänföras till olika stimuleringsprotokoll eller dåliga translationella paradigm, kan variabla resultat också ligga i den heterogena funktionen i belöningsrelaterade regioner.

Optogenetisk stimulering av mPFC som helhet ger antidepressiva effekter. Denna effekt verkar lokaliserad till gnagarhomologen i pgACC (den prelimbiska cortexen), eftersom stimulering av gnagarens homolog av sgACC (infralimbic cortex) inte ger några beteendemässiga effekter. Dessutom ger djup hjärnstimulering i infralimbisk cortex, som man tror har en hämmande effekt, också en antidepressiv effekt. Detta fynd överensstämmer med observationen att farmakologisk hämning av den infralimbiska cortexen dämpar depressiva beteenden.

Schizofreni

Schizofreni är associerat med motivationsbrister, vanligtvis grupperade under andra negativa symptom som minskat spontant tal . Upplevelsen av att "gilla" rapporteras ofta vara intakt, både beteendemässigt och neuralt, även om resultaten kan vara specifika för vissa stimuli, till exempel monetära belöningar. Vidare är implicit lärande och enkla belöningsrelaterade uppgifter också intakta vid schizofreni. Snarare är underskott i belöningssystemet uppenbara under belöningsrelaterade uppgifter som är kognitivt komplexa. Dessa underskott är associerade med både onormal striatal och OFC -aktivitet, liksom avvikelser i regioner som är associerade med kognitiva funktioner som dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC).

Uppmärksamhetsunderskott hyperaktivitetsstörning

Hos dem med ADHD är kärnaspekterna av belöningssystemet underaktiva, vilket gör det utmanande att få belöning från vanliga aktiviteter. De med sjukdomen upplever en ökning av motivationen efter att ett högstimulerande beteende utlöser frisättning av dopamin. I efterdyningarna av den ökningen och belöningen leder återgången till baslinjen till en omedelbar minskning av motivationen.

Försämringar av dopaminerg och serotonerg funktion sägs vara nyckelfaktorer vid ADHD. Dessa funktionsnedsättningar kan leda till exekutiv dysfunktion såsom dysreglering av belöningshantering och motiverande dysfunktion, inklusive anhedoni.

Historia

Skinnerlåda

Den första ledtråden till närvaron av ett belöningssystem i hjärnan kom med en olycksupptäckt av James Olds och Peter Milner 1954. De upptäckte att råttor skulle utföra beteenden som att trycka på en bar, för att administrera en kort utbrott av elektrisk stimulering till specifika platser i deras hjärnor. Detta fenomen kallas intrakraniell självstimulering eller hjärnstimuleringsbelöning . Vanligtvis kommer råttor att trycka på en spak hundratals eller tusentals gånger per timme för att få denna hjärnstimulering, och stannar bara när de är utmattade. När de försökte lära råttor hur man löser problem och kör labyrinter, tycktes stimulering av vissa delar av hjärnan där stimuleringen hittades ge nöje åt djuren. De försökte samma sak med människor och resultaten var liknande. Förklaringen till varför djur ägnar sig åt ett beteende som inte har något värde för överlevnaden för vare sig dem eller deras art är att hjärnstimuleringen aktiverar systemet som ligger till grund för belöningen.

I en grundläggande upptäckt som gjordes 1954 fann forskarna James Olds och Peter Milner att lågspänning elektrisk stimulering av vissa områden i råttans hjärna fungerade som en belöning för att lära djuren att köra labyrinter och lösa problem. Det verkade som att stimulering av dessa delar av hjärnan gav djuren nöje, och i senare arbeten rapporterade människor om behagliga känslor från sådan stimulering. När råttor testades i Skinner -lådor där de kunde stimulera belöningssystemet genom att trycka på en spak, tryckte råttorna i timmar. Forskning under de kommande två decennierna visade att dopamin är en av de viktigaste kemikalierna som hjälper neuralt signalering i dessa regioner, och dopamin föreslogs vara hjärnans "njutningskemikalie".

Ivan Pavlov var en psykolog som använde belöningssystemet för att studera klassisk konditionering . Pavlov använde belöningssystemet genom att belöna hundar med mat efter att de hade hört en klocka eller annan stimulans. Pavlov belönade hundarna så att hundarna associerade mat, belöningen, med klockan, stimulansen. Edward L. Thorndike använde belöningssystemet för att studera operant konditionering. Han började med att lägga katter i en pusselåda och placera mat utanför lådan så att katten ville fly. Katterna arbetade med att komma ur pusselådan för att komma till maten. Även om katterna åt maten efter att de kommit undan lådan, fick Thorndike veta att katterna försökte fly undan lådan utan att få mat. Thorndike använde belöningen av mat och frihet för att stimulera kattarnas belöningssystem. Thorndike använde detta för att se hur katterna lärde sig att fly undan lådan.

Andra arter

Djur lär sig snabbt att trycka på en stapel för att få en injektion av opiater direkt i mitthjärnans tegmentum eller nucleus accumbens . Samma djur fungerar inte för att få opiaterna om de dopaminerga neuronerna i den mesolimbiska vägen inaktiveras. I detta perspektiv engagerar djur, liksom människor, beteenden som ökar dopaminfrisättningen.

Kent Berridge , en forskare inom affektiv neurovetenskap , fann att söt ( gillad  ) och bitter ( ogillad  ) smak gav tydliga orofaciala uttryck , och dessa uttryck visades på samma sätt av mänskliga nyfödda, orangutanger och råttor. Detta var ett bevis på att nöje (specifikt gillande ) har objektiva drag och var i huvudsak samma för olika djurarter. De flesta neurovetenskapliga studier har visat att ju mer dopamin som frigörs genom belöningen, desto mer effektiv är belöningen. Detta kallas hedonisk påverkan, som kan ändras genom ansträngningen för belöningen och själva belöningen. Berridge upptäckte att blockering av dopaminsystem inte tycktes förändra den positiva reaktionen till något sött (mätt med ansiktsuttryck). Med andra ord, den hedoniska påverkan förändrades inte baserat på mängden socker. Detta diskonterade det konventionella antagandet att dopamin förmedlar nöje. Även med mer intensiva dopaminförändringar verkade uppgifterna förbli konstanta. En klinisk studie från januari 2019 som bedömde effekten av en dopaminprekursor ( levodopa ), antagonist ( risperidon ) och en placebo på belöningssvar på musik - inklusive graden av njutning som upplevs under musikaliska frossa , mätt genom förändringar i elektrodermal aktivitet såväl som subjektiva betyg - fann att manipulationen av dopamin neurotransmission dubbelriktat reglerar nöjeskognition (specifikt musikens hedoniska påverkan ) hos människor. Denna forskning visade att ökad dopamin -neurotransmission fungerar som en nödvändig förutsättning för behagliga hedoniska reaktioner på musik hos människor.

Berridge utvecklade incitamentshälsohypotesen för att ta itu med den önskade aspekten av belöningar. Det förklarar den tvångsmässiga användningen av droger av narkomaner även när läkemedlet inte längre producerar eufori och suget som upplevs även efter att individen har slutat gå igenom abstinensen. Vissa missbrukare svarar på vissa stimuli som involverar neurala förändringar som orsakas av droger. Denna sensibilisering i hjärnan liknar effekten av dopamin eftersom önskade och gillande reaktioner uppstår. Mänskliga och djurs hjärnor och beteenden upplever liknande förändringar när det gäller belöningssystem eftersom dessa system är så framträdande.

Se även

Referenser

  • Young, Jared W .; Anticevic, Alan; Barch, Deanna M. (2018). "Kognitiv och motiverande neurovetenskap för psykotiska störningar". I Charney, Dennis S .; Sklar, Pamela; Buxbaum, Joseph D .; Nestler, Eric J. (red.). Charney & Nestlers Neurobiology of Mental Illness (5: e upplagan). New York: Oxford University Press. ISBN 9780190681425.

externa länkar