Vores indlæring er i hænderne på dopamin

Når vi i vores daglige trummerum støder på en ny, god oplevelse får vores hjerner et skud af signalstoffet dopamin, som giver os en lykkefølelse.

Det får os til at lagre den gode oplevelse i vores hukommelse og opsøge den næste gang, muligheden byder sig. Omvendt kan en dårlig oplevelse give et pludseligt fald i dopaminniveauet.

Nu har et dansk forskerhold med den 37-årige fysiker Jakob Kisbye Dreyer fra Panum Instituttet på Københavns Universitet i spidsen som de første i verden lavet en computermodel over den del af hjernen, der oplever et skud af dopamin.

Som ringe i vandet i 3D

Kritikere af den enkle dopamin-teori har argumenteret, at det måske ikke er så simpelt og at frigivelsen af dopamin fra de dopaminproducerende neuroner i hjernens indre foregår så langsomt, at det er usandsynligt, at den gode oplevelse og dopaminfrigivelsen er tæt forbundne. Noget kunne imidlertid tyde på, at den nye danske computermodel kan få den kritik til at forstumme. Modellen viser nemlig, at frigivelsen af dopamin sker inden for millisekunder og udbredelsen foregår i alle retninger fra mange dopaminproducerende celler i hjernens indre, helt præcist basalganglierne.

»Udbredelsen af dopamin i hjernens indre minder om de ringe, som et kraftigt haglvejr kaster af sig, når de rammer en blank havoverflade. Den eneste forskel er, at det sker i tre dimensioner,« siger Jakob Kisbye Dreyer om opdagelsen, som rydder forsiden på det anerkendte videnskabelige tidsskrift Journal of Neuroscience i dag. Jakob Kisbye Dreyer er ret sikker på, at offentliggørelsen vil få fortalere af dopamin som det foretrukne indlæringssignal til at sove mere roligt om natten. »Vores computermodel afslører nemlig, at dopaminsignalet kommer på banen umiddelbart efter både gode og dårlige oplevelser og ikke som et forsinket respons flere minutter senere. Det er en vigtig ny erkendelse,« siger Jakob Kisbye Dreyer.

Dopamin er et indlæringssignal

Forskningen er sket i et tæt samarbejde mellem forskere fra Københavns Universitet og det danske medicinalfirma Lundbeck.

ErhvervsPhD Kjartan Frisch Herrik, der til daglig arbejder i Lundbecks forskningsafdeling, har fodret Jakob Kisbye Dreyer og hans kolleger på Panum Instituttet med data fra forsøg på mus, rotter og marsvin, hvor de fra mange videnskabelige vinkler har forsøgt at analysere sig frem til, hvordan udbredelsen af dopamin sandsynligvis tager sig ud i hjernen. Jakob Kisbye Dreyer har så kastet de mange data fra de forskellige videnskabelige discipliner ind i en computermodel og har ad den vej kunne fremkalde et præcist billede af, hvordan dopamin breder sig ud i hjernens indre (se animation i bunden af artiklen). For første gang i verden kunne dokumentere, at det går meget hurtigere, end man ellers gik og troede.

Klogere på neurologiske sygdomme

Kjartan Frisch Herrik fra Lundbeck er begejstret for det tværfaglige samarbejde med Københavns Universitet.

»Ved at koble elementer fra fysikkens, matematikkens og neurobiologiens verden sammen, har vi fået en ny unik indsigt i dopaminsignaleringen i vores hjerner, og computermodellen kan blive et vigtigt instrument til at blive klogere på en række neurologiske sygdomme,« siger Kjartan Frisch Herrik.

Han tænker på mange af de neurologiske sygdomme, der skyldes fejl i dopaminsystemet. Som for eksempel Parkinsons sygdom, stofafhængighed, ADHD og skizofreni.

»Med den nye model kan vi få et større indblik i, hvad det præcist er, der går galt for dopaminsystemet i de forskellige sygdomme. Ad den vej kan vi måske finde årsagerne til sygdommene og udvikle nye lægemidler, som med færre bivirkninger kan behandle specifikke symptomer hos disse alvorlige sygdomme,« siger Kjartan Frisch Herrik.

Skizofrene skal blive skuffede eller rigtig glade

Kjartan Frisch Herrik nævner skizofrene patienter som et illustrativt eksempel. Forsøg har nemlig vist, at skizofrene for eksempel har svært ved at spille kort, hvis reglerne pludselig bliver lavet om undervejs. »Skizofrene har typisk svært ved at ændre strategi, fordi deres forstyrrelser i dopaminsystemet gør, at de hverken kan blive skuffede eller rigtigt glade. Så følelsen af, at 'det var fedt, da jeg spillede det kort' eller 'øv, det var ikke så godt med det kort' mangler. Indlæringen bliver altså mere mekanisk og mindre følelsesladet, og så er det svært at lære nye kortregler,« siger Kjartan Frisch Herrik. Det kunne ifølge Kjartan Frisch Herrik være spændende med den nyudviklede computermodel at komme nærmere et svar på, hvad der præcis sker i de skizofrenes hjerner under kortspil og i andre situationer fra dagligdagen.

Udbredelsen af dopamin i hjernens indre minder om de ringe, som et kraftigt haglvejr kaster af sig, når de rammer en blank havoverflade.

Jakob Kisbye Dreyer

»De kunne måske hjælpe os på sporet af en ny medicin, som ikke nødvendigvis vil hjælpe de skizofrene af med deres vrangforestillinger, men måske kunne hjælpe dem til at indlære bedre og dermed fungere bedre i hverdagen,« siger Kjartan Frisch Herrik.

Vigtigt i kampen mod stofmisbrug

Modellen kan også blive vigtigt redskab til at forstå, hvad der sker under stofmisbrug, som for eksempel kokain. Dopamin er nemlig også det centrale omdrejningspunkt, når man tager kokain. Kokainen gør, at hjernen ophober dopamin og ikke kan skaffe det af vejen, som hjernen ellers plejer at gøre. Med andre ord bliver hjernen oversvømmet med dopamin hos kokainmisbrugere.

»Den kunstige ophobning af dopamin narrer kroppen til at tro, at det, den gør ved sig selv nu, er godt for kroppen. Det betyder, at personen vil opsøge den tilstand på trods af, at det ikke er godt for hverken krop eller sjæl. Narkomanen oplever ganske enkelt en ekstrem udgave af en ellers naturlig mekanisme i kroppen, som vi andre bruger til at træffe sunde valg og lære nye ting med,« siger Jakob Kisbye Dreyer.

Forskerne håber, at deres nye resultater kan gøre os klogere på, hvordan kokain virker på det molekylære plan og bruge den viden til at hjælpe narkomaner, som er blevet afhængige af stoffer.

Tekst til animation: Animationen viser, hvordan dopamin fordeler sig i striatum i hjernens indre efter to hurtige frigivelser af dopamin. De sorte prikker er synapser, som er det rum, hvor to neuroner kommunikerer sammen. Den blå overflade viser udbredelsen af dopamin i 3D. Animationen er lavet på baggrund af den nye danske computermodel (Kilde: Jakob Kisbye Dreyer)