Onderzoek naar hersenchip bij apen onthult risicobeheersing en gokgedrag

Wetenschappers hebben bij apen een hersenchip ontwikkeld die het nemen van risico's vermindert en mogelijk het einde van gokverslaving kan betekenen. Normaal gesproken kiezen apen liever voor hoge risico's met potentieel grote beloningen dan voor veiligere opties. Maar wanneer wetenschappers een specifiek hersengebied stimuleerden, werden de dieren voorzichtiger.

Lichtflitsen hielpen apen om voor lagere beloning te gaan

Een team van onderzoekers aan de Universiteit van Kyoto in Japan gebruikte lichtflitsen van geïmplanteerde chips om twee verschillende delen van de hersenen van Makaken te activeren. Het inschakelen van het ene deel moedigde hen aan om grotere risico's te nemen voor een potentieel grotere beloning, terwijl het activeren van het andere deel de dieren liet kiezen voor een kleiner, maar zekerder beloning.

Deze studie wijst op specifieke hersengebieden die risicovol gedrag aansturen zoals gokken. Voordat de wetenschappers de hersenen ingingen, bepaalden ze eerst of hun zes apen van gokken hielden.

Apen kozen net als gokkers vaak voor de hoge beloningen

Ze leerden de Makaken (apen) naar verschillend gekleurde stippen op een scherm te kijken om een waterbeloning te ontvangen. Sommige stippen gaven de aap 90% van de tijd een kleine beloning, namelijk een laag risico en lage beloning. Andere stippen gaven een beloning die 10 keer groter was, maar slechts 10% van de tijd, namelijk een hoog risico en hoge beloning. Overweldigend kozen de apen voor de hoge risico, hoge beloning opties, vergelijkbaar met gokkers bij kansspelen, zelfs als ze vaker verloren dan wonnen.

Vervolgens probeerde het team te achterhalen welke hersengebieden verantwoordelijk waren voor deze risico-beloningsberekening. Het activeren van een specifiek gebied in de frontale kwab van de apen moedigde de dieren aan om voor een grote beloning te gaan met een lage kans op succes. Het activeren van een ander gebied zorgde ervoor dat de aap koos voor een optie met betere winkansen, maar met een kleinere beloning.

De wetenschappers identificeerden het specifieke hersengebied als onderdeel van het Brodmann-gebied in de frontale kwab van de aap, dat tientallen kleinere delen heeft die geassocieerd worden met verschillende hersenactiviteiten zoals spraak, gehoor en beweging. Deze nieuwe studie ondersteunt het idee dat de frontale kwab een rol speelt in de persoonlijkheid, planning, organisatie en doelgericht gedrag, vergelijkbaar met de rol van de menselijke frontale kwab.

Genbewerkingen aangebracht door wetenschappers

Om te testen of ze dit hersengebied konden beïnvloeden, brachten de wetenschappers lokale genbewerkingen aan in Brodmann-gebied 6, waardoor de neuronen lichtgevoelig werden. Ze implanteerden een speciale elektrode-array over het veranderde hersengebied. Deze array registreerde niet alleen de elektrische activiteit van de hersenen, maar straalde ook rood licht uit om de neuronen te activeren.

Toen de onderste helft van Brodmann-gebied 6 werd geactiveerd, namen de apen meer risico's en kozen ze nog vaker voor het gevaarlijke pad met een grotere beloning. Maar wanneer het bovenste deel van datzelfde gebied werd geactiveerd, werden ze voorzichtiger en kozen ze vaker voor het veiligere pad met een kleinere beloning.

“Dit onverwachte resultaat impliceert dat twee naburige regio's in de frontale cortex samen de houding ten opzichte van risico's reguleren op een concurrerende duw-trek-manier en zowel risicovol gedrag kunnen vergroten als verkleinen,” schreef Veit Stuphorn, universitair hoofddocent neurowetenschappen aan de Johns Hopkins University.

“Dit is belangrijk omdat het de mogelijkheid opent om de neuronale mechanismen in het circuit te identificeren die deze vaardigheid ondersteunen,” voegde Stuphorn, die niet betrokken was bij het nieuwe werk, eraan toe.

Dopamine speelt rol in het balans van risico en beloning

Dopamine, de chemische boodschapper die we associëren met beloning en positieve gevoelens, lijkt ook een rol te spelen bij het balanceren van risico en beloning, vonden de onderzoekers. De neuronen die zich uitstrekken vanuit het Brodmann-gebied dragen dopamine naar het ventrale tegmentale gebied, een gebied dat is gekoppeld aan verslavend gedrag bij mensen.

Verdere onderzoeken zullen nodig zijn

Verdere onderzoeken zijn nodig om te bepalen of dit experiment dezelfde gebieden verlicht als mensen met gokverslavingen, maar deze resultaten tonen vroeg succes. Een belangrijke connectie is het Parkinson-medicijn pramipexol dat dopamine bevordert en dat is gekoppeld aan gokstoornissen.

Vanwege deze connectie schreven ze: “onze bevindingen hebben niet alleen brede implicaties voor het beantwoorden van dergelijke klinisch relevante vragen, maar bieden ook kansen om het onderliggende neuronale mechanisme van gokstoornis bij mensen beter te begrijpen.”