Paradigma zur Untersuchung neuronaler Mechanismen in adaptiven Entscheidungsprozessen

Abstract

Die Intention dieser Arbeit lag darin, ein Verhaltensparadigma zu etablieren, das die Untersuchung adaptiven Entscheidungsverhaltens bei Änderungen von Belohnungs- und Bestrafungskontingenzen in Kombination mit neuropharmakologischen Manipulationen erlaubt. Das in dieser Arbeit implementierte Paradigma wurde schnell erlernt, beinhaltete negative sowie positive Konsequenzen, deren Veränderungen reproduzierbare Verhaltensänderungen der Versuchstiere erzielten, und wir konnten zeigen, dass dieses Paradigma sich mit pharmakologischer Manipulation des mPFC kombinieren lies. Die Versuchstiere lernten innerhalb weniger Minuten, dass und wie sie Belohnungen auslösen konnten und passten ihr operantes Verhalten konform zum Matching Law an. Innerhalb von zwei bis drei Trainingstagen erreichten sie ein asymptotisches Leistungsniveau im Verhaltenstraining. Ein schnell erlernbares Paradigma ermöglicht nicht nur eine Reduktion der experimentellen Arbeit, sondern erlaubt auch elektrophysiologisch einzelne Neurone beim Lernvorgang zu beobachten. Dies gestaltet sich häufig schwierig, wenn ein operantes Verhalten über einen längeren Zeitraum erlernt werden musste. Ein weiterer Vorteil des hier vorgestellten Paradigmas ist, dass es möglich ist mehrere Kontingenzwechsel in einer einzigen Trainingssession zu implementieren. Dies ermöglicht es elektrophysiologische Einzelzellableitungen vor und nach einem Kontingenzwechsel zu erfassen, um zu beobachten, ob sich die Aktionspotenzialfrequenz der Neuronen bei einem Bedingungswechsel ändert. Dies wurde bereits erfolgreich bei Affen (Paton et al., 2006) und Tauben (Starosta, Stüttgen und Güntürkün, 2014), aber kaum bei Nagern untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass der mPFC eine bedeutende Rolle bei dem untersuchten Verhalten spielt. In die Entscheidungsaufgabe konnten negative Stimuli involviert werden, was ein adäquateres Abbild der Natur darstellt, da die Konsequenzen des Handelns zumeist sowohl positive als auch negative Folgen haben. Es zeigte sich, dass die Versuchstiere eine klare Präferenz für die nicht mit Bestrafung assoziierte Belohnung entwickelten, auch wenn sie dadurch weniger Belohnungen erhielten. Bei Inaktivierung des mPFC war das Verhalten der Versuchstiere indifferent und sie vermieden nicht den operanten Port, der mit Bestrafung assoziiert war. Es konnte allerdings nicht abschließend geklärt werden, ob dies zum Teil auf eine reduzierte Schmerzwahrnehmung der Versuchstiere zurückzuführen war. Es zeigte sich zusätzlich, dass durch die transiente Inaktivierung des mPFC nicht bloß die Adaptation beeinflusst wird, sondern es den Tieren nicht adäquat möglich war, die Aufgabe korrekt zu lösen. Entweder war die Kenntnis, wie Belohnungen ausgelöst werden können selbst oder aber der Zugang zu der Kenntnis, die für die Assoziation von Verhalten und der entsprechenden Konsequenz (response-outcome association) notwendig ist, nicht abrufbar.