Dopamin vår naturlige rus Aina Westrheim Ravna Det lille dopaminmolekylet gir oss en beruset følelse når vi er forelsket, har sex, spiser, trener, hører på musikk, konsentrerer oss eller gjør noe som er spennende. Når vi opplever slik naturlig rus, øker dopaminnivået i hjernen. 4 Ihjernen har vi et lystsenter som styrer urinstinktene våre. Det er i dette senteret dopamin skilles ut som en del av belønningssystemet vårt. Når dopamin skilles ut i lystsenteret, får vi et «dopaminrush», og vi får lyst på mer. Vi trenger å formere oss, vi trenger mat, og derfor trigges vi til å fortsette. Kroppen reagerer nesten likedan på dopamin som på kokain, og det er den samme delen av hjernen som blir aktivert. Inntak av kokain fører til en unaturlig høy dopaminkonsentrasjon i hjernen. Når kokainen går ut av kroppen, vil brukeren gå inn i en tilstand av depresjon og demotivering. Dopaminnivået vil nå være unaturlig lavt. De dypere lagene i hjernen I hjernen har vi tre hovednervebaner for nevrotransmitteren dopamin. Det første (den negrostriale banen) er forbundet med motorisk kontroll, den andre (den mesolimbiske) er involvert i belønning, atferd og følelser, og den tredje (den mesocortikale) er involvert i kognitiv funksjon, det vil si de mentale funksjoner som har betydning for erkjennelse, tenkning og kunnskapservervelse. I tillegg finnes en fjerde (tuberoinfundibulære) bane, som har med hormonsystemet å gjøre. En nervebane er en samling nervefibrer som har felles opprinnelsessted og endeområde. Dopaminnervebanenes opprinnelsessteder er lokalisert i de dypere delene av hjernen. De dypere lagene av hjernen er de eldste. Når man studerer anatomien til menneskehjernen, kan man se den i lys av evolusjonen. Da finner man tre lag: reptilhjernen, den limbiske hjernen og neocortex, også kalt hjernebarken. Teorien om at vi har tre evolusjonære lag i hjernen ble formelt lansert i 1952 av den amerikanske legen og nevroforskeren Paul D. MacLean. Selv om nevrobiologer i dag kanskje synes teorien er en sterk forenkling av hjernens oppbygging, kan man gjerne bruke denne teorien for å forklare hjernens anatomi i grove trekk. Reptilhjernen ligger nederst og er den eldste av de tre. Denne delen av hjernen Illustrasjon fra impuls: Sigurd S. Ovesen.
kontrollerer kroppens vitale funksjoner som hjerterytme, pust og balanse. Reptilhjernen inkluderer hovedstrukturene som finnes i reptilers hjerne: hjernestammen og lillehjernen (cerebellum). Den limbiske hjernen oppstod hos de første pattedyrene. Denne delen av hjernen kan registrere og lagre atferd som fører til behagelige eller ubehagelige opplevelser. Utvikling av det ytterste laget av hjernen, hjernebarken, var viktig for utvikling av primater, og denne delen av hjernen er best utviklet hos mennesker. Hjernebarken har vært viktig for utvikling av språk, abstrakt tenkning, fantasi og bevissthet. Det limbiske system Begrepet «det limbiske system» ble introdusert av den franske legen Paul Broca i 1887, og han omtalte systemet som «le grand lobe limbique». Limbisk kommer av det latinske ordet limbus og betyr grense på norsk, altså grensen mellom reptilhjernen og hjernebarken. Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no. Belønningssystemet i hjernen aktiveres både ved naturlige belønninger og «kunstige» belønninger. Naturlige belønninger vil for eksempel være å skaffe seg mat og seksualpartnere, men også å gjøre aktiviteter man liker, som for eksempel slalåmkjøring, sprangridning, spille dataspill og lignende. 5
6 Det limbiske system er blant annet involvert i følelser, seksuell atferd, matinntak og det såkalte belønningssystemet. Eksempler på nevrotransmittere som er med på å sende beskjeder mellom nerveceller i det limbiske system er dopamin, noradrenalin, serotonin, fenyletylamin, endocannabinoider og endorfiner. Belønningssystemet I 1954 ble belønningssystemet oppdaget av James Olds og Peter Milner ved McGill University i Canada. I korte trekk består belønningssystemet av en nervebane fra en del av hjernen (det ventrale tegmentale området) som sender impulser i form av dopaminmolekyler til lystsenteret i hjernen (Nucleus accumbens, se illustrasjon på side 8). Lystsenteret er viktig for artens overlevelse, og det settes i sving ved aktiviteter som var viktige for urmennesket, som jakt og sex. Senteret aktiveres når en person får det som i psykologien kalles «positive reinforcement» for visse handlinger (belønning). Denne delen av hjernen aktiveres både ved naturlige belønninger og «kunstige» belønninger. Det er samme senter som aktiveres når vi inntar rusmidler. Naturlige belønninger vil for eksempel være å skaffe seg mat og seksualpartnere, men også å gjøre morsomme og spennende aktiviteter, som for eksempel slalåmkjøring, sprangridning, spille dataspill og lignende. Senteret aktiveres også ved en orgasme. «Kunstige» belønninger er rusmidler og nytelsesmidler som kaffe, sjokolade og tobakk. Navnet «belønningssystemet» (på engelsk «the reward system») kommer av James Olds og Peter Milners eksperimenter, der de koblet elektroder til forskjellige deler av rottehjerner, noe som førte til at de oppdaget systemet. Elektrodene ble koblet til en bryter som rotta selv kunne trykke på for å få elektriske impulser. Da forskerne satte elektrodene i lystsenteret, begynte rottene å trykke gjentatte ganger på bryteren. Man definerte det slik at rotta fikk «belønning» for å trykke på bryteren. Rottene fortsatte å trykke på bryteren koblet til lystsenteret fordi dette ga en god følelse. Man har i senere tid sett at dersom rotter får tilgang til rusmidler, som kokain eller heroin, via en bryter som er koblet til en intravenøs injeksjon av rusmiddelet, vil rottene trykke på bryteren på samme måte som dersom en elektrode er koblet til lystsenteret. Forelskelse Når man er forelsket, øker dopaminnivået i lystsenteret kraftig. Hvis vi produserer mye dopamin, får vi et rush, og vi får lyst på mer. Derfor er det godt å være forelsket, og derfor vil man vært mest mulig sammen med kjæresten sin. Når den kraftigste dopamindrevne forelskelsen begynner å avta, er det hormonet oxytocin som gjør at man føler seg nært bundet til sin kjære. Oxytocin Hvis man ser menneskehjernen i lys av evolusjonen, finner man tre lag i hjernen: Reptilhjernen, den limbiske hjernen og neocortex, også kalt hjernebarken. Illustrasjon: Roy A. Lyså, UiT.
Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no. 7
gjør at du får lyst til å binde deg, og hormonet skilles også ut når en mor ammer sitt barn. Ved oxytocinutskillelse knyttes det tette bånd. Oxytocin utskilles under kosing, og hormonet er en av årsakene til at de fleste av oss ønsker parforhold og ikke hyppige forelskelser. Dopamin har vært viktig i menneskenes utvikling med tanke på urmennesket som gjerne måtte gå over fjell og vidde for å komme seg til sin kjære. Forelskelsens rus var belønningen, og man fikk videreført slekta. Tegning side 8: A: Tverrsnittet viser hjernens indre. Den røde rammen viser området hvor belønningssystemet ligger. B: Vevet i hjernen er bygd opp av spesielle celler som kalles nevroner eller nerveceller. Nevronene er koblet sammen i et finurlig nettverk. På et så lite område som et fyrstikkhode, vil det kunne være opp til en milliard kontaktpunkter mellom cellene. C: Nervecellene sender signaler til hverandre gjennom avanserte mekanismer. I belønningssystemet sender nerveceller i det ventrale tegmentale området elektriske impulser til nerveceller i området nucleus accumbens, også kalt lystsenteret. Nervecellene er forbundet med en synapse, som er en liten kløft mellom cellenes utløpere, hvor elektriske impulser fra en celle kan formidles videre til neste celle. Fra utstillinga impuls. Dopaminnivået i lystsenteret øker også når vi drikker alkohol. Dette kan kanskje forklare fenomenet «ølbriller», altså at representanter for det motsatte kjønn virker mer tiltrekkende etter noen øl, og at man kan bli mer sexfiksert i påvirket tilstand. Hjernen narres til å tro at man er forelsket. Schizofreni/psykose Schizofreni er en psykotisk sykdom som blant annet karakteriseres av vrang- D: Nevrotransmittere er molekyler som overfører impulser mellom nerveceller. I figuren ser vi hvordan en elektrisk nerveimpuls gjør slik at molekylene blir frigjort i den synaptiske kløften. mottakercellen fins det ulike typer reseptorer, eller mottakere, som er en spesiell proteintype. Når nevrotransmitteren binder seg til sin tilhørende reseptor på den andre nervecellen, forårsaker reseptoren en elektrisk impuls som fortsetter videre i denne cellen. E: I belønningssystemet fins det flere ulike typer nevrotransmittere. Dopamin er en av dem, og tegningen viser hvordan dopaminmolekylet ser ut. De grå, røde, blå og gule kulene er henholdsvis hydrogen-, oksygen-, nitrogen- og karbonatomer. Dopamin frigjøres blant annet ved forelskelse, sex, matinntak og spennende hendelser. Bruk av rusmidler vil øke frigjøringen av ulike transmittere, og da særlig dopamin, som er det viktigste signalstoffet ved rusopplevelser. forestillinger, hallusinasjoner og sosial tilbaketrukkethet. Omtrent 1 % av befolkningen rammes av schizofreni, og sykdommen har en betydelig arvelig komponent. Genstudier antyder at gener som har med dopaminsystemet å gjøre er involvert i schizofreni. Det kan se ut til at en del av schizofreni-symptomene kommer av funksjonsfeil i nervebaner assosiert med belønningssystemet. Den svenske forskeren Arvid Carlsson fikk i 2000 Nobelpris for sin dopaminteori om schizofreni, som han baserte på indirekte farmakologiske beviser i mennesker og forsøksdyr. Amfetamin øker dopaminnivået i hjernen og kan gi et atferdssyndrom som ligner på symptomer ved akutt schizofreni. Man kan også få hallusinasjoner som bivirkning ved inntak av levodopa, et legemiddel som brukes ved Parkinsons sykdom for å øke dopaminnivået. Levodopa og Parkinsons sykdom skal vi komme tilbake til. I forsøksdyr ser man også at økning i dopaminnivå kan forårsake et spesifikt mønster av stereotyp atferd som ligner den typen repetitiv atferd man av og til kan se hos schizofrene pasienter. Medisiner som brukes ved schizofreni, antipsykotika, virker dempende på dopaminsystemet i hjernen. Antipsykotika kan også gis til maniske pasienter for å dempe mani. Forskning har vist at dopamins rolle i schizofreni er svært kompleks, men mange av schizofreni-symptomene vet man i dag kommer av en overaktivitet i den mesolimbiske dopaminerge nervebanen. Andre nervebaner ser ut til å fungere normalt hos schizofrene. 9
10 Parkinsons sykdom Parkinsons sykdom er en nevrologisk sykdom som forårsaker nedsatt kontroll over musklene. Sykdommens nevrokjemiske årsak ble oppdaget i 1960 av den østerrikske biokjemikeren Oleh Hornykiewicz. Han viste at dopaminnivået i de dypere delene av hjernen til avdøde Parkinsonpasienter var svært lavt, og at dette var assosiert med tap av dopaminerge nervebaner i områder i hjernen som har med motorikk å gjøre. Det gradvise tapet av dopamin skjer over flere år, mens symptomene på Parkinsons sykdom ikke kommer før pasientens dopaminnivå har falt med 20 40 %. Parkinsons sykdom behandles gjerne med levodopa, som er en forløper til dopamin. I teorien kunne man gitt dopamin til Parkinsonpasienter, men dopaminmolekylet klarer ikke å trenge inn i hjernen fra blodbanen. Levodopa derimot kan trenge inn i hjernen, og i hjernen omdannes levodopa til dopamin. Når Parkinsonpasientens dopaminnivå øker, vil vedkommende få bedre kontroll over bevegelsene. Levodopa kan gi bivirkninger som psykose og hallusinasjoner. Motivasjon, konsentrasjon og viljestyrke Dopamin kan se ut til å ha en sentral, og ikke helt enkel rolle, når det gjelder motivasjon, konsentrasjon og viljestyrke. Dopamin styrer motiveringen. Det får individer til å ta initiativ, og til å opprettholde innsatsen for å oppnå noe, uansett om det man ønsker å oppnå er positivt eller negativt. Lave dopaminnivåer gjør at mennesker og forsøksdyr er mindre villige til å gjøre en arbeidsinnsats for å oppnå noe. Konsentrasjonen påvirkes også ved lave dopaminnivåer; studier har vist at det lave dopaminnivået gjør det vanskelig å konsentrere seg og å fokusere på arbeidsoppgaver. Man skulle kanskje derfor tro at høye dopaminnivåer er bra for viljestyrken. Men studier har faktisk vist at når forsøkspersoner får rask økning av dopaminnivået, for eksempel ved inntak av levodopa, så vil impulsiviteten øke. Dersom forsøkspersoner får valget mellom å få la oss si 100 kr nå eller 200 kr om en uke, vil forsøkspersoner med en rask økning i dopaminnivået oftere velge den raskeste belønningen, selv om den er mindre. Risikoatferd Studier har vist at en del individer har et såkalt hypodopaminergisk karaktertrekk, hvor belønningssystemet i utgangspunktet frigjør mindre dopamin i lystsenteret. Dette karaktertrekket kalles på engelsk «Reward Deficiency Syndrome» (RDS), og kan skyldes flere forskjellige gener eller miljømessige faktorer. Personer med dette karaktertrekket kan ha høyere risiko for rusmisbruk, impulsiv atferd, overspising, spillegalskap, ADHD og sexavhengighet etc. Det kan se ut til at man ved et lavere dopaminnivå i belønningssystemet vil søke opplevelser som øker dopaminnivået i hjernen. Dopamin er et molekyl som skilles ut når man har det gøy, og personer med Hos enkelte frigjøres mindre dopamin i lystsenteret enn normalt. Personer med dette karaktertrekket kan ha høyere risiko for rusmisbruk, impulsiv atferd, overspising, spillegalskap, ADHD og sex-avhengighet. Det kan se ut til at man ved et lavere dopaminnivå i belønningssystemet vil søke opplevelser som øker dopaminnivået i hjernen. Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no.
Forfatterfoto: Bjørn-Kåre Iversen, UiT. hypodopaminergisk karaktertrekk vil kunne ha lett for å kjede seg når de ikke får aktivert belønningssystemet. Noen forskere mener at ekstremsportsutøvere gjør sine stunts for å oppnå dopaminkick og dermed ruseffekt, og at Nevrotransmittere Nevrotransmittere er molekyler som overfører impulser mellom nerveceller i hjernen vår. Nevrotransmitteren dopamin spiller en vesentlig rolle for atferd. Dopaminmolekylet lages i hjernen fra aminosyrer. Dopamins rolle som nevrotransmitter i hjernen ble oppdaget i 1958 av de svenske forskerne Arvid Carlsson og Nils-Åke Hillarp. Man skulle gjerne tro at navnet dopamin har med slangutrykket dop å gjøre, men det stemmer ikke. Navnet kommer av at dopamin i 1910 ble framstilt syntetisk av George Barger og James Ewens. Dette skjedde ved Wellcome Laboratories i London, og utgangspunktet for syntesen var molekylet 3,4- dihydroxyphenylalanine, som også kalles levodopamin eller levodopa. Derav navnet dopamin, altså. Slanguttrykket dop kommer ifølge Merriam-Webster Dictionary fra det nederlandske doop, som betyr saus, og har altså i utgangspunktet ikke noe med begrepet dopamin å gjøre. På engelsk betegner dope blant annet en tykk væske eller pasta-preparat eller et ulovlig, vanedannende og narkotisk stoff. Første kjente bruk av ordet dop skal ha vært i 1786. ekstremsport kan være avhengighetsskapende. Det kan se ut som om urinstinktet til mennesker tilsier at vi skal våge å ta en risiko. Kanskje har folkevandringene, som har ført til at vi har befolket jordkloden, vært dopamindrevne fordi noen menneskestammer turte å reise ut på «farlige» eventyr. Å våge å ta sjanser kan ha vært viktig for menneskets overlevelse. Det må ha vært sterke dopamindrifter hos de første som befolket Nord-Norge med sine kalde, lange vintre og sin relativt barske natur. Urinstinktene vi har i dag, har mennesket hatt i mange tusen år. Dagens «siviliserte» samfunn er av ny dato, men vår hjerne er urgammel. For ikke lenge siden var vi helt avhengige av både jakt og farefull atferd. Det lille dopaminmolekylet har altså vært spesielt viktig i vår utvikling, og molekylet er i dag i tillegg viktig for dagens behandling av sykdommer i hjernen. Litteratur: Blum, K., Liu, Y., Shriner, R. & Gold, M.S. 2011: Reward circuitry dopaminergic activation regulates food and drug craving behavior. Current Pharmacology 17: 1158 1167. Olds, J. & Milner, P. 1954: Positive reinforcement produced by electrical stimulation of septal area and other refions of the rat brain. Journal of Comparative and Physiological Psychology 47: 419 427. Rang, H.P., Dale, M.M., Ritter, J.M., Flower, R.J. & Henderson, G. 2012: Rang and Dale s Pharmacology, Seventh edition. Elsevier Churchill Livingstone. Reiner, A. 1990: The Triune Brain in Evolution. Role in Paleocerebral Functions. Paul D. Plenum, New York. XXIV + 672 s. Forfatteren: Aina Westrheim Ravna har doktorgrad i farmakologi og er førsteamanuensis og forskningsgruppeleder ved Helsefak, UiT. Ravna forsker på legemidlers virkesteder i kroppen ved hjelp av molekylmodellering med særlig fokus på legemidler for behandling av kreft og depresjon. Hun underviser i farmakologi for medisinerstudenter, tannlegestudenter, sykepleierstudenter og biologistudenter. Ravna formidler populærvitenskapelige emner som dopamin, sjokolade, krydder og samisk folkemedisin (sjamanisme). E-post: aina.w.ravna@uit.no 11