Noradrenalin – Wie das Gehirn aus Überraschungen lernt

 

 

Erhalten wir auf eine Handlung eine unerwartete Reaktion, sind wir überrascht und verändern unser Verhalten entsprechend. Bei diesem Vorgang sind bestimmte Botenstoffe im Gehirn beteiligt. In einer Studie an Mäusen haben Forscher jetzt untersucht, welche Aufgabe der Botenstoff Noradrenalin hat, der bei einer überraschenden Erfahrung ausgeschüttet wird. Sie konnten zeigen, dass Noradrenalin daran beteiligt ist wie wir mit Überraschungen umgehen: Der Botenstoff steigert die Aufmerksamkeit und hilft, aus der erlebten Erfahrung zu lernen.
Der Botenstoff Noradrenalin wird im Nebennierenmark und im Gehirn gebildet. Er wirkt als Stresshormon und Neuromodulator und wird freigesetzt wenn eine bestimmte Region des Mittelhirns, der Locus coeruleus, Signale von anderen Teilen des Gehirns erhält.
Das Team um Vincent Breton-Provencher vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat für die Studie Mäusen ein Implantat eingesetzt, mit welchem sich die Aktivitäten im Locus coeruleus überwachen und beeinflussen ließen.
Die Tiere wurden zunächst speziell trainiert, dass ein bestimmtes Verhalten ein erwartbares Ergebnis, etwa eine Belohnung hervorruft. Wurden die Mäuse durch Variation des Trainings verunsichert ob ihr Verhalten erfolgreich sein würde, gab der Locus coeruleus ein Signal das erlernte Verhalten weiter zu zeigen. Wurde der Locus coeruleus über das Implantat gehemmt und kein Noradrenalin ausgeschüttet, taten sie das nicht.
Wurde das erlernte Verhalten trotz weiterer Versuche enttäuscht und sogar durch eine unangenehme Erfahrung bestraft, erlebten die Mäuse einen zweiten Noradrenalinschub, woraufhin sie ihr Verhalten an das gerade Erlebte anpassten. Gleiches galt bei positiven Überraschungen, wenn sie ihre Belohnung unerwartet einfach erhielten. Auch hier reagierten die Mäuse unter Noradrenalin mit erhöhter Aufmerksamkeit, konnten ihr Verhalten anpassen und aus der jeweils erfahrenen Situation lernen. Das Noradrenalin verteilte sich in Gehirnarealen, die wahrscheinlich kognitive Funktionen steuern z. B. der präfrontale Kortex.

Künftig wollen die Forscher Wechselwirkungen zwischen Noradrenalin und Dopamin sowie anderen Neurotransmittern untersuchen. Des Weiteren soll erforscht werden, wie genau der präfrontale Kortex auf die Signale des Locus coeruleus reagiert, um aus dem Erlebten zu lernen. Solche Studien können helfen, Lernvorgänge im Gehirn besser zu verstehen.

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