Wie dressierte Ratten, Katzen oder Hunde Fehler machen und wie sie aus diesen Fehlern lernen, haben Wissenschaftler schon ausgiebig untersucht. Von solchen Tierexperimenten wissen sie, dass der Botenstoff Dopamin im Gehirn beim Lernen aus Fehlern eine wichtige Rolle spielt. Ob das auch für den Menschen zutrifft, wollte der Neurologe und Hirnforscher Markus Ullsperger herausfinden. Deswegen suchte er gezielt nach Patienten, die eine Veränderung in einem Gen für einen Dopaminrezeptor im Gehirn haben. Diese so genannte A1-Variante des Gens – oder auch A1-Allel - führt dazu, dass die Betroffenen weniger Dopaminrezeptoren im Gehirn haben. Wie sich das Auswirken kann haben einige Studien gezeigt:
"Ein Gen alleine kann nicht ein ganzes Verhalten bestimmen oder auch eine Sucht vorhersagen. Aber es gibt Assoziationsstudien, in denen gezeigt wurde, dass Menschen mit dem A1-Allel häufiger Suchtverhalten entwickeln, wie zum Beispiel Alkoholismus, aber auch Spielsucht, es gibt auch eine Studie über Fettleibigkeit. Insgesamt kann man das vielleicht so zusammenfassen, dass häufiger selbstschädigendes Verhalten mit der A1-Variante assoziiert sind."
Das A1-Allel alleine reicht nicht aus, um eine Suchterkrankung auszulösen. Da müssen weitere Genveränderung und bestimmte Umweltfaktoren hinzukommen. Unter kontrollierten Bedingungen könnte das A1-Allel und der Mangel an Dopaminrezeptoren im Gehirn allerdings dazu führen, dass die Betroffenen schlechter aus Fehlern lernen. Um das zu untersuchen, haben die Kölner Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Neurologische Forschung einen speziellen Test entwickelt.
"Man bekommt zwei Symbole auf dem Bildschirm dargeboten und wählt eines der Symbole aus, danach erscheint eine Rückmeldung, in unserem Fall in Form eines Smileys. Also entweder er hat gelächelt, dann war das positiv oder er hat grimmig geguckt, dann war das ein negatives Feedback und über die Zeit konnten die Versuchspersonen dann herausbekommen, welches Symbol in einem Paar besser ist und welches schlechter."
Die Symbole waren japanische Schriftzeichen. Sie haben den Vorteil, dass sie auf Europäer sehr abstrakt wirken. Das Experiment wurde dadurch erschwert, dass das "gute Schriftzeichen" nur in achtzig Prozent der Fälle gewonnen hat. In zwanzig Prozent gewann dann doch das schlechte Zeichen. Trotzdem lernten die Versuchspersonen schnell, welches der beiden angebotenen Symbole größere Gewinnchancen hatte. Dabei waren Studienteilnehmer mit dem A1-Allel genauso gut, wie die Versuchspersonen ohne diese Genvariante in der Kontrollgruppe.
"Man kann während der Lernphase nicht unterscheiden, was sie mehr gelernt haben. Ob sie gelernt haben, das gute zu bevorzugen oder das schlechte zu vermeiden, weil es immer eine Entscheidung gemeinsam über diese beiden Symbole war. Dafür haben wir einen Nachtest gemacht, bei dem die Symbole neu kombiniert worden waren, über den man herausfinden konnte, ob die ehemals guten Symbole mehr bevorzugt worden waren und in anderen Paarungen, ob sie die ehemals schlechten Symbole mehr vermieden haben. Und so konnte man dann trennen, ob sie mehr aufgrund positiver oder negativer Rückmeldungen gelernt haben."
Tatsächlich zeigte dieses Experiment, dass die Versuchspersonen mit dem A1-Allel schlechter durch eine negative Rückmeldung gelernt haben, als die Teilnehmer in der Kontrollgruppe. Das bestätigte sich auch durch die Bilder des Kernspintomographen, der die Hirnaktivtät abbildet. Studienteilnehmer mit dem A1-Gen hatten bei dem Experiment deutlich schwächere Aktivierungsmuster in den für das Lernen aus Fehlern zuständigen Hirnbereichen. Und das lässt sich ganz gut durch die geringere Dichte von Dopaminrezeptoren erklären, wie sie bei Menschen mit dem A1-Allel auftritt.
"Das ist ein erster Punkt in einem ganzen Puzzle von vielen Bausteinen. Einmal können wir recht gut ableiten, dass Dopamin wirklich beim Lernen aus Fehlern auch beim Menschen eine Rolle spielt und man kann erste Hypothesen darüber aufstellen, welche Mechanismen zur Entstehung von Suchtverhalten beitragen können. Diese Hypothesen müssen aber in zukünftigen Experimenten bei auch getestet werden."
"Ein Gen alleine kann nicht ein ganzes Verhalten bestimmen oder auch eine Sucht vorhersagen. Aber es gibt Assoziationsstudien, in denen gezeigt wurde, dass Menschen mit dem A1-Allel häufiger Suchtverhalten entwickeln, wie zum Beispiel Alkoholismus, aber auch Spielsucht, es gibt auch eine Studie über Fettleibigkeit. Insgesamt kann man das vielleicht so zusammenfassen, dass häufiger selbstschädigendes Verhalten mit der A1-Variante assoziiert sind."
Das A1-Allel alleine reicht nicht aus, um eine Suchterkrankung auszulösen. Da müssen weitere Genveränderung und bestimmte Umweltfaktoren hinzukommen. Unter kontrollierten Bedingungen könnte das A1-Allel und der Mangel an Dopaminrezeptoren im Gehirn allerdings dazu führen, dass die Betroffenen schlechter aus Fehlern lernen. Um das zu untersuchen, haben die Kölner Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Neurologische Forschung einen speziellen Test entwickelt.
"Man bekommt zwei Symbole auf dem Bildschirm dargeboten und wählt eines der Symbole aus, danach erscheint eine Rückmeldung, in unserem Fall in Form eines Smileys. Also entweder er hat gelächelt, dann war das positiv oder er hat grimmig geguckt, dann war das ein negatives Feedback und über die Zeit konnten die Versuchspersonen dann herausbekommen, welches Symbol in einem Paar besser ist und welches schlechter."
Die Symbole waren japanische Schriftzeichen. Sie haben den Vorteil, dass sie auf Europäer sehr abstrakt wirken. Das Experiment wurde dadurch erschwert, dass das "gute Schriftzeichen" nur in achtzig Prozent der Fälle gewonnen hat. In zwanzig Prozent gewann dann doch das schlechte Zeichen. Trotzdem lernten die Versuchspersonen schnell, welches der beiden angebotenen Symbole größere Gewinnchancen hatte. Dabei waren Studienteilnehmer mit dem A1-Allel genauso gut, wie die Versuchspersonen ohne diese Genvariante in der Kontrollgruppe.
"Man kann während der Lernphase nicht unterscheiden, was sie mehr gelernt haben. Ob sie gelernt haben, das gute zu bevorzugen oder das schlechte zu vermeiden, weil es immer eine Entscheidung gemeinsam über diese beiden Symbole war. Dafür haben wir einen Nachtest gemacht, bei dem die Symbole neu kombiniert worden waren, über den man herausfinden konnte, ob die ehemals guten Symbole mehr bevorzugt worden waren und in anderen Paarungen, ob sie die ehemals schlechten Symbole mehr vermieden haben. Und so konnte man dann trennen, ob sie mehr aufgrund positiver oder negativer Rückmeldungen gelernt haben."
Tatsächlich zeigte dieses Experiment, dass die Versuchspersonen mit dem A1-Allel schlechter durch eine negative Rückmeldung gelernt haben, als die Teilnehmer in der Kontrollgruppe. Das bestätigte sich auch durch die Bilder des Kernspintomographen, der die Hirnaktivtät abbildet. Studienteilnehmer mit dem A1-Gen hatten bei dem Experiment deutlich schwächere Aktivierungsmuster in den für das Lernen aus Fehlern zuständigen Hirnbereichen. Und das lässt sich ganz gut durch die geringere Dichte von Dopaminrezeptoren erklären, wie sie bei Menschen mit dem A1-Allel auftritt.
"Das ist ein erster Punkt in einem ganzen Puzzle von vielen Bausteinen. Einmal können wir recht gut ableiten, dass Dopamin wirklich beim Lernen aus Fehlern auch beim Menschen eine Rolle spielt und man kann erste Hypothesen darüber aufstellen, welche Mechanismen zur Entstehung von Suchtverhalten beitragen können. Diese Hypothesen müssen aber in zukünftigen Experimenten bei auch getestet werden."