Dopamin und Belohnung: Warum Bewegung schneller wird

Menschen bewegen sich oft unbewusst etwas schneller, wenn sie aufgeregt oder zuversichtlich sind. Eine neue Studie legt nahe, dass dieser zusätzliche „Schwung“ aus dem Belohnungssystem des Gehirns stammen könnte.

Offenbar reguliert dieses System die Energie, mit der wir uns bewegen, danach, ob positive Ereignisse wie erwartet eintreten oder überraschend angenehm ausfallen.

Ingenieurwissenschaftler der Universität Colorado Boulder untersuchten dabei Dopamin, einen Botenstoff, der mit Belohnung und Motivation verbunden ist.

Sie stellten fest, dass sich die Bewegungsgeschwindigkeit ähnlich verändern kann, wie Dopaminneuronen reagieren, wenn Ergebnisse Erwartungen übertreffen oder enttäuschen.

Nach Ansicht der Forschenden könnte die Arbeit langfristig helfen, Erkrankungen besser zu verstehen – und möglicherweise zu beobachten –, die sowohl Motivation als auch Bewegung beeinträchtigen. Dazu gehören Parkinson und Depressionen.

Bewegungstests mit Belohnungen

Um diesen Zusammenhang zu untersuchen, entwickelten die Forschenden ein Experiment, das Belohnung auf ein sehr einfaches Prinzip reduzierte.

Freiwillige saßen vor einem Bildschirm und nutzten ein joystickähnliches Gerät, um nach Zielen zu „greifen“.

Immer wenn eine Person ein Ziel erreichte, gab das Programm gelegentlich eine Belohnung: einen kurzen Lichtblitz zusammen mit einem Signalton.

Entscheidend war nicht die Größe der Belohnung, sondern ob sie dem entsprach, was die Teilnehmenden erwarteten. Manche Ziele lösten häufig eine Belohnung aus, andere nur selten und einige nie.

Nach vielen Wiederholungen entwickelten die Teilnehmenden Vorhersagen über den nächsten Ausgang. Anschließend erlebten sie entweder eine Bestätigung, Enttäuschung oder Überraschung.

Bewegung und Belohnungssignale im Gehirn

Das Team beobachtete, dass diese veränderten Erwartungen die Bewegungen der Teilnehmenden prägten. Fielen Ergebnisse besser als vorhergesagt aus, wurden die Bewegungen etwas kräftiger und schneller, als würde das Gehirn sein inneres „Los“-Signal unauffällig verstärken. Blieb eine Belohnung aus, zeigte sich das gegenteilige Muster.

Diese Bewegungsmuster ähneln nach Auffassung der Forschenden stark dem, was bereits über dopaminerge Neuronen bekannt ist – also über jene Gehirnzellen, die Dopamin ausschütten und am Lernen über Belohnungen beteiligt sind.

„Bewegungen sind ein Fenster zum Geist“, sagte Studienmitautor Colin Korbisch, ein ehemaliger Doktorand an der CU Boulder.

„Normalerweise kann man nicht ins Gehirn hineingehen und beobachten, was die dopaminergen Neuronen tun, doch Bewegungen könnten diese neuronalen Berechnungen widerspiegeln, die so schwer voneinander zu trennen sind.“

Dopamin und Lernen durch Belohnung

Seit Jahrzehnten wird Dopamin damit in Verbindung gebracht, wie Tiere lernen, was es wert ist, verfolgt zu werden. Eine besonders einflussreiche Forschungsrichtung entstand in den 1990er-Jahren, als der Neurowissenschaftler Wolfram Schultz und seine Kollegen die dopaminerge Aktivität bei Primaten untersuchten.

In klassischen Versuchen lernten Affen, dass ein Hinweisreiz, etwa eine Glocke, eine Belohnung wie Apfelsaft ankündigte.

Nach dem Training stieg die Dopaminaktivität bereits beim Läuten der Glocke an, noch bevor der Saft eintraf. Ertönte die Glocke, ohne dass Apfelsaft erschien, veränderte sich die Gehirnreaktion: Zunächst gab es weiterhin einen frühen Anstieg, doch anschließend sank die Dopaminaktivität, wenn die erwartete Belohnung ausblieb.

Forschende bezeichnen ein solches Signal als „Belohnungsvorhersagefehler“. Das Gehirn aktualisiert dabei im Grunde sein Modell der Welt und verstärkt oder schwächt Verhaltensweisen danach, ob die Realität besser oder schlechter ausfällt als erwartet.

Korbisch wollte gemeinsam mit Alaa Ahmed, Professorin an der CU Boulder, herausfinden, ob dieselbe Art innerer Berechnung, die Lernen steuert, auch Tempo und Intensität alltäglicher Bewegungen beeinflussen kann.

Höhere Belohnung, schnellere Bewegung

Für die Greifaufgabe platzierte das Team vier Ziele in den Ecken eines Bildschirms. Jedem Ziel war eine andere Wahrscheinlichkeit für eine Belohnung zugeordnet.

Eines führte stets zu Lichtblitz und Signalton, ein anderes nie; die beiden übrigen lagen dazwischen.

Das erste Ergebnis war eindeutig: Die Teilnehmenden griffen tendenziell schneller nach Zielen, bei denen eine Belohnung wahrscheinlicher war.

Das passt zu der Annahme, dass Motivation und Bewegung verbunden sind: Erscheint ein Gewinn wahrscheinlich, setzen Menschen mehr Energie ein.

Eine überraschende Belohnung sorgt für einen zusätzlichen Schub

Der interessantere Effekt zeigte sich jedoch bei unerwarteten Belohnungen. Griff jemand nach einem Ziel, das nur selten belohnte, und erhielt dennoch eine Belohnung, beschleunigte sich die Bewegung direkt nach dem Belohnungssignal – obwohl der Gewinn bereits vergeben worden war.

Anders gesagt: Die gute Nachricht schien die Bewegungskraft sofort zu erhöhen und nicht erst beim nächsten Versuch.

Dieser Schub trat sehr rasch auf, ungefähr 220 Millisekunden nach dem Signalton. Er war so gering, dass er beim bloßen Beobachten einer Hand nicht zuverlässig zu erkennen gewesen wäre. In den Bewegungsdaten zeigte er sich jedoch beständig.

Die Studie kann nicht unmittelbar belegen, dass Dopamin diesen Energieschub verursachte. Während der Aufgabe maßen die Forschenden kein Dopamin im Gehirn.

Ahmed und Korbisch argumentieren dennoch, dass Zeitpunkt und Muster zu der Vorstellung eines zweiten, durch Überraschung ausgelösten Dopaminanstiegs passen.

„Wichtig ist, dass dieser Effekt nicht allein an den Erhalt einer Belohnung gebunden war“, sagte Korbisch. „Wenn das Ergebnis sicher war und die Person es kannte, beobachteten wir keinen weiteren Anstieg der Bewegungskraft.“

Bedeutung für Erkrankungen des Gehirns

Die Forschenden stellten außerdem fest, dass die jüngere Vorgeschichte eine Rolle spielte. Erlebten Teilnehmende eine Serie von Belohnungen, bewegten sie sich insgesamt schneller. Hatten sie über mehrere Versuche hinweg kein Glück, wurden ihre Bewegungen langsamer.

Das deutet darauf hin, dass Bewegung nicht nur auf den gegenwärtigen Moment reagiert. Sie spiegelt eine fortlaufende Einschätzung wider, ob sich Anstrengung auszahlt. Ahmed verweist auf Parkinson als Beispiel dafür, weshalb dieser Zusammenhang medizinisch bedeutsam ist.

Menschen mit Parkinson verlieren viele dopaminerge Neuronen und haben häufig Schwierigkeiten, Bewegungen zu beginnen und Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten.

Falls dopaminbezogene Lernsignale die „Bewegungskraft“ tatsächlich beeinflussen, könnten Veränderungen im Bewegungsverhalten Hinweise auf Veränderungen im zugrunde liegenden System liefern.

Auch Depressionen könnten in diesem Zusammenhang relevant sein. Viele Menschen mit Depressionen bewegen sich langsamer, und der Zugang zu Motivation kann erschwert sein.

Ahmed stellt sich vor, dass Ärztinnen und Ärzte künftig Bewegungsmuster über längere Zeiträume verfolgen könnten, um nach Veränderungen zu suchen, die auf eine veränderte Gehirnchemie, Stimmung oder einen Krankheitsverlauf hindeuten.

„Wenn du einen guten Tag hattest, gehst du schneller. Wenn du einen schlechten Tag hattest, bewegst du dich langsamer. Im Grunde ist es dieser federnde Schritt.“