Van de sensatie van het horen naderen van een ijscowagen tot de pieken van plezier onder het genot van een goede wijn; de neurologische boodschapper die bekend staat als dopamine is in de volksmond beschreven als de “feel good” chemische stof in de hersenen die verband houdt met beloning en plezier.
Een alomtegenwoordige neurotransmitter die signalen tussen hersencellen vervoert, dopamine, is betrokken bij meerdere aspecten van cognitieve verwerking. De chemische boodschapper is uitgebreid bestudeerd vanuit het perspectief van externe of “deterministische” signalen. In plaats daarvan zijn wetenschappers van de Universiteit van Californië in San Diego is onlangs begonnen met het onderzoeken van minder begrepen aspecten die verband houden met spontane impulsen van dopamine. Hun resultaten, gepubliceerd op 23 juli in het tijdschrift Current Biology, hebben aangetoond dat muizen de willekeurige dopaminepulsen kunnen manipuleren.
In plaats van zich alleen voor te doen wanneer ze plezierige of op beloning gebaseerde verwachtingen kregen, leidde UC San Diego-afgestudeerde student Conrad Foo onderzoek waaruit bleek dat de neocortex bij muizen wordt overspoeld met onvoorspelbare impulsen van dopamine die ongeveer één keer per minuut voorkomen.
In samenwerking met collega’s van UC San Diego (Department of Physics and Section of Neurobiology) en de Icahn School of Medicine op Mount Sinai in New York, onderzocht Foo of muizen zich er daadwerkelijk van bewust zijn dat deze impulsen – gedocumenteerd in het laboratorium door moleculaire en optische beeldvormende technieken – daadwerkelijk voorkomen. De onderzoekers bedachten een feedbackschema waarbij muizen op een loopband een beloning kregen als ze lieten zien dat ze de geïmproviseerde dopaminesignalen konden controleren. Niet alleen warende muizen zich bewust van deze dopamine-impulsen, zo bleek uit de gegevens, maar de resultaten bevestigden dat ze leerden te anticiperen en vrijwillig op een deel ervan te reageren.
“Verrassend is dat muizen leerden om op betrouwbare wijze (dopamine) impulsen op te wekken voordat ze een beloning ontvingen”, noteren de onderzoekers in de krant. “Deze effecten keerden om toen de beloning werd verwijderd. We stellen dat spontane dopamine-impulsen kunnen dienen als een opvallende cognitieve gebeurtenis bij gedragsplanning.”
De onderzoekers zeggen dat de studie een nieuwe dimensie opent in het onderzoek van dopamine en hersendynamiek. Ze zijn nu van plan dit onderzoek uit te breiden om te achterhalen of en hoe onvoorspelbare dopamine gebeurtenissen foerageren stimuleren, wat een essentieel aspect is van het zoeken naar voedsel, het vinden van een partner en als sociaal gedrag bij het koloniseren van nieuwe thuisbasissen.
“We vermoeden verder dat het gevoel van spontane dopamine impulsen van een dier het kan motiveren om te zoeken en te foerageren in afwezigheid van bekende beloningsvoorspellende stimuli”, merkten de onderzoekers op.
In hun pogingen om dopamine onder controle te houden, verduidelijkten de onderzoekers dat dopamine motorisch gedrag lijkt te stimuleren in plaats van te initiëren.
“Dit begon als een toevallige bevinding door een getalenteerde en nieuwsgierige afgestudeerde student met intellectuele steun van een geweldige groep collega’s”, zei senior co-auteur David Kleinfeld, professor in de afdeling Natuurkunde (Divisie van Exacte Wetenschappen) en Sectie Neurobiologie (Divisie Biologische Wetenschappen). “We hebben veel tijd besteed aan het uitbreiden van het oorspronkelijke onderzoek en natuurlijk het uitvoeren van controle experimenten om de claims te verifiëren wat leidde tot de huidige conclusies.”
Vertaling: Andre Teirlinck