Mesolimbisches System

Mesolimbisch ist eine Kombination aus Mesencephalon (Mittelhirn = oberster Teil des Hirnstamms) und limbischem System (mehrere Gebiete im Umkreis um das Zwischenhirn = oberhalb des Mittelhirns.

Im weiteren Sinne bezeichnet das mesolimbische System die anatomische und funktionelle Gesamtheit der Verbindungen der beiden Gehirnregionen. Im häufig benutztem engeren Sinne jedoch ist mit dem Ausdruck nur der Teil gemeint, der das Zentrum des Belohnungssystems im Gehirn der Säugetiere ausmacht.

Aus diesem Grund ist das System von zentraler Bedeutung für das biologische Verständnis von Freude, Lust und Motivation. Seit den 1960er Jahren hat die Bedeutung markant zugenommen, da sich herausstellte, dass nahezu alle Rauschdrogen ihre Wirkung durch chemische Manipulation dieses Systems entfalten. Es spielt deshalb bei der Erforschung von Sucht eine zentrale Rolle.

Es hat seinen Ursprung in der Area tegmentalis ventralis (auch: ventrale tegmentale Zone, VTZ) des Mittelhirns und ist Teil des limbischen Systems. Der Neurotransmitter des mesolimbischen Systems ist das Dopamin.

Das dopaminerge mesolimbische System im menschlichen Gehirn, ausgehend Area tegmentalis ventralis (auch: ventrale tegmentale Zone, VTZ) zum Nucleus accumbens, Sagittalebene.

Das Belohnungssystem des Gehirns wurde im Jahre 1954 von James Olds und Peter Milner aus dem California Institute of Technology beschrieben. Sie hatten versucht weitere Erkenntnisse über Lernprozesse an dem Verhalten von Laborratten zu gewinnen (Intracranial Self-stimulation).

Struktur

Die dopaminergen Neurone des mesolimbischen Systems projizieren mit ihren Axonen vor allem zu Strukturen des Vorderhirns, wie:

• Nucleus accumbens,
• Striatum ventrale,
• Amygdala,
• Hippocampus,
• Cortex entorhinalis
• Gyrus cinguli.

Insbesondere durch Innervation des Nucleus accumbens (einer Kernstruktur der Basalganglien des unteren (basalen) Vorderhirns) werden dessen Ein- und Ausgangssignale moduliert. Letztere führen zu Strukturen wie dem Hypothalamus, Septum und Pallidum ventrale. In das System einbezogen sind die ventrale tegmentale Area, der Nucleus accumbens, der frontale Cortex, die Amygdala und das mesolimbische dopaminerge System. Ferner spielen neuronale Systeme eine Rolle, die als Neurotransmitter Opiate, γ-Aminobuttersäure (GABA) und Serotonin nutzen und die mit der ventralen tegmentalen Area und dem basalen Vorderhirn interagieren.

Das Striatum mit dem basalganglionären-thalamocorticalen Regelkreis erhält Informationen von allen Gebieten der Hirnrinde (Cortex). Das Striatum im basalganglionären-thalamocorticalen Regelkreis scheint eine wichtige Funktion beim prozeduralen Gedächtnis bzw. Lernen, etwa der Gewohnheitsbildung und der Ausbildung und Leistung von Routineverhalten, einzunehmen. Die Projektion der Neurone im Striatum wird von einem nigrostriatalem dopaminergem Input und intrastriatalem cholinergischem Input dynamisch moduliert.

Halbschematische Darstellung der Schaltkreise der Basalganglien. Das zweite Bild zeigt auf der koronalen Schnittebene, die beteiligten Basalganglienstrukturen. + und - Zeichen an der Spitze der Pfeile zeigen jeweils an, ob der Weg erregend oder hemmend ist. Grüne Pfeile beziehen sich auf exzitatorische glutamaterge Pfade, rote Pfeile auf inhibitorische GABAerge Pfade und türkisfarbenen Pfeile auf dopaminerge Pfade, die auf dem direkten Pfad exzitatorisch und auf dem indirekten Pfad inhibitorisch sind. Es ist zu beachten, dass die tatsächlich enthemmenden Wege die Rückkopplung zum Kortex anregen, während die tatsächlich enthemmenden Wege hemmend wirken.

Indirekte und direkte Wege der Cortico-Basalganglionär-thalamo-kortikalen Schleife. Einige Verbindungswege sind der Einfachheit halber nicht aufgeführt.

Das Striatum als solches umfasst einen Teil des subkortikalen Kerngebiets der Basalganglien und setzt sich aus Nucleus caudatus, Pallidum und ventralem Striatum zusammen. Heimer & Wilson (1975) wiesen die funktionelle wie neuroanatomische Verknüpfung des Nucleus accumbens an das ventrale Striatum nach. Unter den diversen kortiko-striatal-thalamischen Schleifensystemen der Basalganglien ist das ventrale Striatum Teil der anterior-zingulären Schleife, die aCC, ventrales Striatum, Amygdala, Hippokampus und entorhinalen Kortex miteinander verbindet. Funktionell steht diese Schleifenverbindung mit dem Belohnungssystem in enger Beziehung, das an der Vermittlung von motiviertem, zielgerichtetem Verhalten auf positive Reize sowie dem Verstärkerlernen beteiligt sein soll. Dopamin ist der Neurotransmitter, der mit dem Aufbau von positiven Verbindungen zwischen Stimuli und deren ‚Verstärkerwert‘ assoziiert ist.

Im Nucleus accumbens sind in großer Anzahl Dopaminrezeptoren vom Typ D2 nachweisbar. Diese werden durch Afferenzen aus dem ventralen Tegmentum stimuliert und können ein ‚Glücksgefühl‘ auslösen. Aus der Schalenregion (shell) des Nucleus accumbens ziehen Efferenzen in das limbische System und den Hypothalamus. Dort werden die eingehenden Reize kognitiv-psychisch weiterverarbeitet und führen zu einer vegetativen körperlichen Reaktion auf das ‚Glücksgefühl‘.

Funktion

Das mesolimbische System gilt als das Belohnungssystem des Wirbeltiergehirns, dabei registriert es die positiven Konsequenzen von Handlungen oder Ereignissen und ist damit für die tierische Motivation zuständig. Wichtigster Neurotransmitter ist das Dopamin. Die Funktion ist in erster Linie eine modulatorische und bewirkt durch Verschaltung mit anderen Bereichen des limbischen Systems z. B. eine positive Verstärkung eines Verhaltens (Belohnungslernen), weil seine Aktivierung an der Entstehung von Lustgefühlen beteiligt ist.

Dopaminerge und serotonierge Areal im menschlichen Gehirn

Pathophysiologie

Hier sei auf die Dopaminhypothese der Schizophrenien verwiesen. Dieser zufolge führt eine Überaktivität des dopaminergen mesolimbischen System zu den Positivsymptomen der Schizophrenie. Dagegen seien die Negativsymptome auf eine reduzierte Aktivität des dopaminergen mesocortikalen Systems zurückzuführen.

Literatur

• R. A. Serafini, K. D. Pryce, V. Zachariou: The Mesolimbic Dopamine System in Chronic Pain and Associated Affective Comorbidities. In: Biological psychiatry. Band 87, Nummer 1, Januar 2020, S. 64–73, doi:10.1016/j.biopsych.2019.10.018, PMID 31806085, PMC 6954000 (freier Volltext) (Review), PDF.
• S. Ghosal, C. Sandi, M. A. van der Kooij: Neuropharmacology of the mesolimbic system and associated circuits on social hierarchies. In: Neuropharmacology. Band 159, 11 2019, S. 107498, doi:10.1016/j.neuropharm.2019.01.013, PMID 30660627 (Review), PDF.
• T. M. Hsu, J. E. McCutcheon, M. F. Roitman: Parallels and Overlap: The Integration of Homeostatic Signals by Mesolimbic Dopamine Neurons. In: Frontiers in psychiatry. Band 9, 2018, S. 410, doi:10.3389/fpsyt.2018.00410, PMID 30233430, PMC 6129766 (freier Volltext) (Review).
• J. D. Salamone, M. Pardo, S. E. Yohn, L. López-Cruz, N. SanMiguel, M. Correa: Mesolimbic Dopamine and the Regulation of Motivated Behavior. In: Current topics in behavioral neurosciences. Band 27, 2016, S. 231–257, doi:10.1007/7854_2015_383, PMID 26323245 (Review), Vorschau Google Books.

Weblinks

• Thomas Goschke: Lernen und Gedächtnis. WS 2014/15, Neurobiologische Grundlage von Belohnung und Verstärkungslernen, abgerufen am 15. Dezember 2018 [3]

Einzelnachweise

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