Både mennesker og dyr lærer gjennom belønning. Det har de tre forskerne påvist gjennom mange års forskning. Nå belønnes bedriften med verdens største hjerneforskningspris. (Foto: Alena Ozerova / Shutterstock / NTB scanpix)
Prisvinnende forskning: Vi lærer gjennom belønning
Tre europeiske forskere får verdens største hjerneforskningspris for å oppdage at belønning og læring er tett forbundet. Det har åpnet for en forståelse av hvorfor man kan bli spillegal eller avhengig av kokain.
Historien kort
The Brain Prize deles i år ut til tre forskere som har kartlagt sammenhengen mellom læring og belønning.
Dopamin inngår i belønningssystemet og er det signalstoffet som er med på å fortelle oss når en handling har det ønskede utfallet.
Belønningssystemet kan kortsluttes av narkotika og gambling, slik at vi blir avhengige.
De tre mottakerne av The Brain Prize
De tre prisvinnerne har på hver sin måte økt forståelsen for dopaminhjernecellene.
Wolfram Schultz har i dyreforsøk kartlagt de delene av hjernen hvor det finnes dopaminhjerneceller og har vist hvordan de reagerer på belønning og eksterne stimuli, slik at de er med på å styre atferder hos forsøksdyr.
Peter Dayan har brukt matematiske modeller for å beskrive hvordan dopaminhjernecellene reagerer på forskjellen mellom det forventede og det som faktisk skjer. Han har vist at det er systemet av dopaminhjerneceller som er med på å styre læring og handlinger.
Ray Dolan har i samarbeid med Peter Dayan i 2003 testet disse hypotesene i forsøk på mennesker og har med hjerneskanningsteknikker i mennesker vist at også menneskelig atferd er styrt av de samme mekanismene.
Referanse: Lundbeck-fondet
Dopaminceller i hjernen
Menneskehjernen har over en million hjerneceller som bruker signalstoffet dopamin. Disse cellene sitter midt inne i hjernen, men har utløpere til mange andre deler av hjernen.
Referanse: Den Store Danske.
Derfor vinner forskerne
– De tre prisvinnernes forskning har vidtrekkende perspektiver for forståelsen vår av menneskelig atferd og for hvordan vi treffer beslutninger. Forskningen har også gitt oss en verdifull nøkkel til å forstå hva som går galt i forbindelse med spillegalskap, stoffavhengighet, tvangshandlinger og schizofreni, sier professor Colin Blakemore i en pressemelding fra Lundbeck-fondet. Han er formann for bedømmelsesutvalget som har valgt prismottakerne.
The Brain Prize
The Brain Prize ble etablert som en europeisk pris av Lundbeck-fondet i 2010 og tildelt første gang i 2011. I år går den til forskning i de mekanismene i hjernen som kobler sammen læring og belønning. Prisen lyder på en million euro, som de tre vinnerne skal dele.
Referanse: Lundbeck-fondet
Hjerneforskningens svar på nobelprisen – The Brain Prize – går i år til tre forskere som har vist hvordan hjernen kobler sammen læring og belønning.
Vinnerne er Wolfram Schultz, Peter Dayan og Ray Dolan. De kan du lese mer om i faktaboksen.
De tre forskerne, som mottar 1 million euro, har vært med på å vise at hjernen belønner oss når handlinger har de forventede konsekvensene.
Belønningen, som er knyttet til signalstoffet dopamin, får oss til å huske handlingen og opplevelsen bedre. Belønningssystemet får oss også til å ville gjenta handlingen.
Oppdagelsen av sammenhengen mellom belønning og læring har hatt konsekvenser for en rekke fagområder, fra psykologi og pedagogikk til forståelsen av spillegalskap og stoffmisbruk.
– De tre vinnerne har hatt avgjørende betydning for forståelsen av dopaminets rolle i læring og motivasjon, noe som har ført til en rekke viktige innsikter i psykiske lidelser og menneskelig atferd, sier Morten Kringelbach, hjerneforsker og professor ved Oxford University og Aarhus Universitet. Han forsker selv på hvordan ubalanse i belønningssystemet kan føre til en rekke lidelser.
Endret dopaminnivå fører til forskjellen
Før de tre forskerne fant ut at dopamin er drivkraften bak motivasjon og læring, hadde man forestillingen at dopamin er et nytelsesstoff, og jo mer dopamin man har i kroppen, bedre følelse gir det.
Det viste seg å være feil, sier Morten Kringelbach.
– Nivået av dopamin vi har i hjernen, er ikke avgjørende. Det er de relative endringene som utgjør forskjellen. Når virkeligheten lever opp til en positiv forventning, skiller cellenettverket ut dopamin, som aktiverer andre steder i hjernen som gir oss nytelse. Det motiverer oss til å gjøre det igjen. Det viste de tre vinnerne med forskningen sin, sier Kringelbach.
Avstemmer forventninger til virkeligheten
Forventninger til virkeligheten avstemmes løpende gjennom dopaminutskillelse og belønning, og det skaper læringen gjennom forbindelsen til hukommelsen.
– Hvis en handling ikke fører til den forventede effekten, vil det komme et fall i dopaminnivået, og det gir oss en opplevelse av at det ikke var bra det vi gjorde. Det vil sende et signal til hukommelsen om at handlingen skal revideres.
– Hvis handlingen fører til det ønskede resultatet, øker hjernen dopaminnivået, og det aktiverer deler av hjernen som er ansvarlig for nytelse. Hvis man fortsetter å gjenta handlingen, stopper nytelsen, og vi må vente litt før man får nytelse fra samme handling. Det er dessverre ikke noe som gir kronisk nytelse, sier Kringelbach.
Forskerne har vist, med både mennesker og forsøksdyr, at hvis man får den belønningen man hadde forventet, vil det komme en økning i aktiviteten i dopamincellene, men hvis belønningen er større enn forventet, økes aktiviteten enda mer. Hvis belønningen er mindre enn forventet, faller aktiviteten til under utgangspunktet.
Evolusjonen har koblet belønning og læring
Det er ikke bare mennesker som har et belønningssystem styrt av et dopaminlignende stoff. Dyr har også de samme funksjonene.
Det skyldes at systemet er et viktig redskap for overlevelse og videreføring av gener, sier Albert Gjedde, professor ved Institut for Neurovidenskab og Farmakologi, Københavns Universitet.
– Dopamin skal motivere til en atferd som gjør at vi overlever og viderefører genene våre. Uten dopamin har vi problemer med å lære av omgivelsene og handlingene våre. Det forteller oss hva som er meningsfull atferd. Samtidig gir et fravær av dopamin en mer spredt og sporadisk oppmerksomhet, sier Gjedde, som selv har forsket på rollen dopamin spiller i hjernen.
Belønningssystemet kan kortsluttes
Belønningssystemet kan likevel kortsluttes eller lures.
Kokain og nikotin gir en god opplevelse og kan gjøre oss avhengige. Kokain utløser belønningssystemet og lurer oss til å tro at det å sniffe kokain er veldig smart. Selv om det er usunt for oss.
Hjernen venner seg likevel raskt til den dopaminutløsningen som kokainen utløser, og når man ikke lenger tar det, kommer nedtur og abstinenser. Paradoksalt blir nytelsen mindre selv om motivasjon blir høyere.
Spillegale er som stoffmisbrukere
En av prisvinnerne, Wolfram Schultz, beskriver dopamincellene som «små djevler i hjernen vår» som får mennesker til å streve og handle for å få stadig større belønninger.
Forskerne har vist at hvis et forsøksdyr får den samme belønningen igjen og igjen, blir dopaminresponsen mindre og mindre. Derfor kreves alltid mer og mer. Eller så må man slutte.
Det kan blant annet gjøre oss avhengige av å spille, sier Morten Kringelbach.
– Noen mennesker blir spillegale – altså avhengige av å spille for penger, for gambling påvirker dopaminsystemet på samme måte som kokain. Belønningen ved å vinne driver noen til å spille mer og mer og for større og større summer for å få samme belønning og reaksjon i hjernen. Det har de tre forskerne som får prisen, vært med på å kartlegge, sier Kringelbach.
De tre forskerne kommer til Danmark for å motta prisen 4. mai 2017. Prisen overrekkes av den danske kronprinsen.
© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.
