2. Die 5 dopaminergen Systeme des Gehirns

Das Gehirn beinhaltet etliche Kommunikationssysteme, mittels derer bestimmte Gehirnareale untereinander Informationen austauschen (ähnlich wie Autobahnen innerhalb des gesamten Straßennetzes) und die jeweils bestimmte Neurotransmitter nutzen.
Fünf dieser Kommunikationssysteme basieren auf einem Informationsaustausch mittels Dopamin (dopaminerge Pfade):¹

• mesolimbisches System (2.1.)
• mesocorticales System (2.2.)
• mesostriatales (nigrostriatales) System (2.3.)
• tuberoinfundibuläres System (2.4.)
• inzertohypthalamisches System (2.5.)

Damit korreliert, dass der Ort einer Dopaminspiegeländerung im Gehirn unterschiedliche Verhaltensweisen kodiert.

Bei Ratten, die durch ein Labyrinth laufen, wurde ein stetiger Anstieg des Dopaminspiegels im Striatum beobachtet, der sein Maximum am Ausgang des Labyrinths hatte.² Möglicherweise kodiert dies die Zeitabschätzung bis zur erwarteten Belohnung.

Die unter 1.1. dargestellten Dopaminspiegeländerungen betreffen das (linke) Verstärkungszentrum im Striatum (dort den Nucleus accumbens) und den ventromedialen PFC.³ In anderen Gehirnbereichen hat Dopamin dagegen andere Funktionen. Ein hoher Dopaminspiegel in der (beidseitigen) Insula beispielsweise reduziert die Bereitschaft, Anstrengungen zu unternehmen, um Belohnungen zu erhalten. Der Insula wird die Funktion zugeschrieben, die Kosten einer Anstrengung zu bewerten.³

Die meisten Dopamin-Neuronen des Mittelhirns feuern tonisch ein Taktgebungs-Feuer mit 0,2-10 Hz und können zu Steuerung von Verhaltensweisen auf phasische synchrone Burst-Feuerung umschalten.⁴

Dopaminneuronen können durch Feststellung ihrer Tyrosinhydroxylase-Immunreaktivität identifiziert werden:⁵

• Mäuse: 21.000 bis 30.000 TH-positive Neuronen
• Ratten: 45.000 TH-positive Neuronen
• Primaten: 160.000 bis 320.000 TH-immunreaktive Neuronen
• menschliches Mittelhirn: 400.000 bis 600.000 TH-positive Neuronen

• 2.1. Das mesolimbische System
• 2.2. Das mesocorticale System
• 2.3. Das nigrostriatale System
• 2.4. Das tuberoinfundibuläre System
  • 2.4.1. Dopamin und Prolaktin
• 2.5. Das inzertohypthalamische System

2.1. Das mesolimbische System¶

Teil des dopaminergen Fokussierungs-, Verstärkungs- und Motivationssystems (weiterer Teil: das mesocorticale System).⁶

Das mesolimbische Dopaminsystem umfasst dopaminerge Neuronen im Brodmann-Areal 10 im ventralen Tegmentum des Mittelhirns, in denen Dopamin gebildet wird, das projiziert wird zum:⁷⁸

• Nucleus accumbens im ventralen Striatum
• Hippocampus (Teil des limbischen Systems)
• Amygdala (Teil des limbischen Systems)
• Septum

Das limbische System steuert das emotionale Erleben, dessen Ausdruck (Lust / Unlust) und die Belohnungsverarbeitung.
Dopaminmangel im oder Verletzungen des Nucleus accumbens bewirken eine verringerte Fähigkeit zum Belohnungsaufschub.⁹
Dopamin steuert im mesolimbischen System motorische Verhaltensabläufe im Kontext von Belohnung (Annäherung an begehrte Dinge) und Reaktion auf neuartige Reize.¹⁰

Fehlfunktionen des mesolimbischen Systems:

• bei AD(H)S:
  • Probleme der Verstärkungsmechanismen¹¹
  • Belohnungsaufschubaversion (Abwertung späterer Belohnung)⁷
  • Verzögerungsaversion, Ungeduld¹¹
  • Frustrationstoleranz verringert⁷
  • Hyperaktivität, insbesondere in neuen Situationen¹¹¹²
  • Impulsivität¹¹¹²
  • Störungen der Verhaltensinhibition/Verhaltensunterdrückung¹¹
  • wechselhaftes Verhalten¹¹
  • Störung der Daueraufmerksamkeit¹¹
• bei Schizophrenie aufgrund Dopaminüberschuss:
  • akustische Halluzinationen (Positivsymptom)¹³
  • Denkstörungen (Positivsymptom)¹⁴

Aktivierung durch¹⁵

• zentrale Stimulanzien
  • Nikotin
  • Apomorphin
  • Amphetamine
  • Kokain
• gemischt inhibierend-stimulierende bzw. euphorisierende Substanzen
  • Alkohol
  • Cannabis
  • Opioide

2.2. Das mesocorticale System¶

Zweiter Teil des dopaminergen Fokussierungs-, Verstärkungs- und Motivationssystems (erster Teil: das mesolimbische System).⁶

Es umfasst Verbindungen vom Brodmann-Areal 10 im ventralen Tegmentum des Mittelhirnes, in dem Dopamin gebildet wird, zum¹⁶⁶⁷

• PFC
  • bei AD(H)S die wichtigste mesocorticale Gehirnregion
• orbitofrontalen Cortex (OFC)
• ventralen Gyrus cinguli

wo die Dopaminfreisetzung erfolgt.

Fehlfunktionen des mesocorticalen Systems:

• Bei AD(H)S:
  • Unteraktivierung des frontalen Systems (Dopaminmangel im PFC)⁷
  • Einschränkungen der Exekutivfunktionen¹¹⁷
    • Schlechte Verhaltensplanung
  • Aufmerksamkeitsstörungen⁷
    • gestörte Orientierungsreaktionen¹¹
    • gestörte Blickfolgebewegungen¹¹
    • verringerte zielgerichtete Aufmerksamkeit¹¹
  • kognitive Defizite¹²
• bei Schizophrenie durch Dopaminmangel hier:
  • Aufmerksamkeitsstörungen (Positivsymptom)¹⁷
  • Affektverflachung (Negativsymptom)¹⁷
  • Alogie (Denkstörung mit Sprachverarmung, Spracharmut und verlängerter Antwortzeit)¹⁷
  • Apathie = Teilnahmslosigkeit, mangelnde Erregbarkeit (nicht sexuell)¹⁷
  • Anhedonie¹⁸
    Anhedonie (Genussunfähigkeit, verringerte Freudeempfindung) ist auch bei AD(H)S häufig.

Dopaminmangel im mesocorticalen System führt zu Dopaminüberschuss im nigrostriatalen System, was weitere Hyperaktivität und Impulsprobleme verursacht.¹⁹

Aktivierung durch⁶

• zentrale Stimulanzien
  • Nikotin
  • Apomorphin
  • Amphetamine
  • Kokain
• gemischt inhibierend-stimulierende bzw. euphorisierende Substanzen
  • Alkohol
  • Cannabis
  • Opioide

Nur das AD(H)S-Symptom der mangelnden Inhibition der exekutiven Funktionen wird dopaminerg durch die Basalganglien (Striatum, Putamen) verursacht, während die mangelnde Inhibition der Emotionsregulierung noradrenerg durch den Hippocampus verursacht wird.²⁰ Daher dürfte ersteres einer dopaminergen Behandlung besser zugänglich sein, während Emotionsregulierung und Affektkontrolle besser noradrenerg zu behandeln sein dürften.

2.3. Das nigrostriatale System¶

Es umfasst dopaminerge Nervenzellen in der Substantia nigra pars compacta, die in die Basalganglien / in das dorsale Striatum projizieren,⁷ und ist hauptsächlich mit der motorischen Kontrolle⁴ und der Auswahl von Aktionen verbunden.²¹
Bei AD(H)S ist das dorsale Striatum die wichtigste nigrostriatale Gehirnregion.

Fehlfunktionen des nigrostriatalen Systems:

• Bei AD(H)S:
  • Hyperaktivität
    • aufgrund dopaminerger Überaktivität im nigrostriatalen System, verursacht durch ein Dopamindefizit im mesocorticalen Dopaminsystem, das Aufmerksamkeitsprobleme vermittelt²²⁷
    • anderer Ansicht: Hyperaktivität eher Symptom von Defiziten des mesolimbischen Systems¹²
  • Impulsivität
    • aufgrund dopaminerger Überaktivität im nigrostriatalen System, verursacht durch ein Dopamindefizit im mesocorticalen Dopaminsystem, das Aufmerksamkeitsprobleme vermittelt²²
    • anderer Ansicht: Hyperaktivität eher Symptom von Defiziten des mesolimbischen Systems¹²
  • Störungen der Bewegungsmodulation / der Feinmotorik¹¹
  • Beeinträchtigtes nondeklaratives (impliziten) Lernen¹¹
  • Gedächtnisprobleme¹¹
  • Probleme der Verhaltensinhibition¹¹
  • kognitive Defizite¹²
• Bei Chorea Huntington:
  • Hyperkinetische Bewegungsstörungen²³
• Ticstörungen²³
• Bei Parkinson durch Dopaminmangel oder bei Blockade von Dopaminrezeptoren durch Antipsychotika in diesem Bereich:
  • Tremor
  • Rigor (Muskelstarre, Muskelsteifheit)
  • Hypokinese (Bewegungsarmut; Verlangsamung der Bewegungen, eingeschränkte Mimik)
  • Akinese

2.4. Das tuberoinfundibuläre System¶

Es umfasst Verbindungen vom Nucleus arcuatus zum Hypophysenvorderlappen.²⁴

2.4.1. Dopamin und Prolaktin¶

Dopamin hemmt die Ausschüttung von Prolaktin.

• Dopaminmangel, z.B. durch blockierte Dopaminrezeptoren im tuberoinfundibulären System, erhöht folglich die Prolaktin-Ausschüttung aus der Hypophyse, der 2. Stufe der HPA-Achse.
• Prolaktin hat einen circadianen Rhythmus
  • maximale Spiegel während des non-REM-Schlafs
  • großer Einfluss auf den Schlaf. (70 bis 80 % der AD(H)S-Betroffenen leiden an Schlafstörungen.)
• Prolaktin ist ein Regulator der emotionalen Stressreaktion. Bei akuten und chronischen physischen und psychischen Stresssituationen²⁵ und bei Angst²⁶ ist Prolaktin deutlich erhöht.
• Umgekehrt löst ein hoher Prolaktinwert emotionale Instabilität und Angstwahrnehmung aus.
• Prolaktin wird auch beim Orgasmus ausgeschüttet.
• Prolaktin erhöht das Risiko von Brustkrebs.²⁵

Erhöhte Prolaktinwerte (z.B. aufgrund von Dopaminmangel) bewirken:²⁵

• Depressive Verstimmung / Depressionen
• Antriebsarmut
• allgemeine Müdigkeit
• Erschöpfungszustände
• Konzentrationsstörungen
• Schlafstörungen
• Stimmungsschwankungen
• Angstzustände
• Panikattacken
• Unruhe
• Nervosität
• Reizbarkeit
• Schmerzempfindlichkeit
• soziale Fähigkeiten eingeschränkt
• Novelty Seeking / Sensation Seeking verringert
• Wesensveränderungen

Zusammen mit den Symptomen des Dopaminmangels im mesocorticalen System (Anhedonie = leichte Depression, Antriebsarmut) und des daraus folgenden Dopaminüberschusses im nigrostriatalen System (Hyperaktivität, Impulskontrollstörungen) deckt diese Aufzählung nahezu die gesamten typischen AD(H)S-Symptome ab.
Dies erklärt mit, wieso die den Dopaminhaushalt regulierenden Stimulanzien die AD(H)S-Symptome so hervorragend behandeln können.

Sonstige Wirkung von Prolaktin:

Beeinflussung der Homöostase:²⁷

• Regulation der humoralen und zellulärern Immunantwort sowie bei Autoimmunerkrankungen (Immunmodulation)
• erhöht den Wassertransport durch die Brustzellmembran, Natriumresorption im Dünndarm.
• Förderung der Gefässneubildung

Beeinflussung des zentralen Nervensystems:²⁷

• Aktivierung dopaminerger Zellen
  • dadurch Selbstregulationskreis
• Stimulation des Appetits
• anxiolytisch (angstlösend)
• Stress reduzierend
• Regulation der Oxytocin produzierenden Nervenzellen
• Stimulation der Myelinisierung im Gehirn

2.5. Das inzertohypthalamische System¶

Im inzertohypthalamischen Dopaminsystem finden sich die dopaminergen Neuronen im Hypothalamus in den katecholaminergen Arealen A13 und A14. Diese senden ihre dopaminergen Signale an die Hypothalamuskerne (PVN) und den medialen präoptischen Bereich. Das inzertohypthalamische Dopaminsystem steuert verschiedene Funktionen wie Ernährung, Erektionsfähigkeit und Sexualverhalten.²⁸