Ga direct naar de inhoud Ga direct naar het hoofdmenu Ga direct naar het zoekveld
 
Steven Kushner bestudeert het geheugen in actie

Zien hoe het brein herinneringen vastlegt

Neurobiologisch psychiater Steven Kushner ontwikkelde nieuwe technieken om hersencellen te bestuderen terwijl ze herinneringen opslaan. Daarmee zet hij een stap in de zoektocht naar aangrijpingspunten voor medicatie die het geheugen kan ondersteunen of juist dempen. 

De Amerikaanse psychiater en onderzoeker Steven Kushner is sinds 2009 hoogleraar neurobiologische psychiatrie aan het Erasmus MC. Hij wil de neurobiologische basis van psychiatrische en hersenaandoeningen ontrafelen om behandelingen daarvan dichterbij te brengen. Onlangs is een Vidi-project afgesloten waarin zijn onderzoeksteam meer te weten is gekomen over hoe onze hersenen ervaringen opslaan als herinneringen. De relevantie daarvan kan groot zijn. Want volgens Kushner hangen verschillende psychiatrische ziektebeelden en hersenziekten samen met het gebrekkig kunnen produceren van herinneringen. Soms, zoals bij posttraumatische-stressstoornissen (PTSS), gebeurt dat mogelijk juist té goed.

Fluisteren tijdens voetbalwedstrijd

Om te weten wanneer en wat er mis is, moet je eerst weten hoe de hersenen normaal gesproken functioneren. ‘In eerder onderzoek hadden wij gevonden dat bij de meeste herinneringen die we opslaan slechts een klein percentage hersencellen is betrokken. Dat roept vragen op. Waarom doen de hersenen dat op die manier? En zouden we een hulpmiddel kunnen gebruiken om in te zoomen op juist die hersencellen? Want als je niet weet waar je ze moet zoeken, dan kijk je al snel naar de verkeerde cellen en zie je niets. Vergelijk het maar met het zoeken naar een paar fluisterende mensen in het publiek tijdens een voetbalwedstrijd. Dus het was als eerste belangrijk dat technische probleem te tackelen.’

Actieve hersencircuits volgen

Bekend was al dat er enkele genen sterk geactiveerd worden in muizenhersencellen die actief zijn op het moment dat een dier ervaringen opdoet. ‘We hebben in de Vidi-studie een muizenmodel ontwikkeld. Daarin veranderen hersencellen van kleur zodra deze genen geactiveerd raken. Zo kunnen we die specifieke cellen volgen. Na validatie van het model zijn we met behulp van beeldvormende technieken gaan vastleggen welke hersencircuits werden geactiveerd bij bepaalde ervaringen.’

Kattengeuren

Muizen werden blootgesteld aan ervaringen waar zij sterke herinneringen aan vormen. Bijvoorbeeld aan kattengeuren, die angstwekkend zijn voor hen. Ter vergelijking gebruikten de onderzoekers daarnaast neutralere ervaringen, zoals een nieuwe plek waar de dieren nog nooit waren geweest. Zodra de hersencellen (neuronen) verkleurden, wat betekende dat ze geactiveerd waren, namen onderzoekers met een eveneens nieuwe techniek enkele van die cellen weg. Uit de analyse van deze hersencellen concluderen ze dat er nog andere dan reeds bekende genen betrokken zijn bij de activering van neuronen. Welke genen dat zijn, blijft nog even onder de pet, totdat de resultaten zijn gepubliceerd in een wetenschappelijk tijdschrift.

‘Het brein houdt zichzelf in de gaten’

Uit de studies bleek dat de neuronen die het brein selecteert om een herinnering vast te leggen elektrofysiologisch makkelijker en sterker reageren dan gebruikelijk. Kushner: ‘We weten allang dat neuronen onderling communiceren via synapsen, de verbindingspunten waar ze elkaar raken. De sterkte van die verbindingen bepaalt de plasticiteit van het brein: het vermogen om te veranderen, zich aan te passen. In de cellen die we geëxtraheerd hadden, zagen we dat hoe sterker de synapsen waren, hoe makkelijker de neuronen actief raakten. Daarnaast blijken neuronen met sterkere synapsen bij vergelijkbare elektrische signalen robuuster te reageren dan buurneuronen. Wij denken dat het brein deze cellen selecteert om een specifieke ervaring langdurig als herinnering op te slaan.’

Even met rust laten

Bovendien kiest het brein steeds andere neuronen om ervaringen in het geheugen op te slaan. ‘Ik vermoed dat dit te maken heeft met hoe de hersenen de opslag van informatie organiseren. Het houdt waarschijnlijk bij welke neuronen onlangs informatie hebben opgeslagen en even met rust gelaten moet worden. Dat wordt wel metaplasticiteit genoemd: het brein houdt zichzelf in de gaten.’

Voorkomen van PTSS

De hoogleraar zegt ‘erg enthousiast’ te zijn over de resultaten. ‘We hebben heel veel geleerd over genen die actief zijn in het proces. Met die kennis hopen we eiwitten te kunnen vinden die met medicatie te beïnvloeden zijn. Zo zouden we het opslaan van herinneringen wellicht kunnen versterken, bijvoorbeeld bij mensen met de ziekte van Alzheimer of schizofrenie, of verzwakken.’ Verzwakken zou nuttig kunnen zijn ter preventie van PTSS. ‘Dan moet je denken aan het toedienen van een medicament kort na een traumatische gebeurtenis om de kans op het ontstaan van PTSS te verminderen.’

Celculturen

Een volgende stap in het geheugenonderzoek zal bestaan uit het identificeren van specifieke genen in specifiek actieve hersengebieden bij het opslaan van specifieke herinneringen. Ook is het uitdrukkelijk de bedoeling de vertaalslag naar de mens te gaan maken. ‘We doen op dit moment nog steeds muizenstudies’, zegt Kushner. ‘Maar we zijn celculturen aan het ontwikkelen waarin we humane neuronen kunnen bestuderen op elektrische en genetische activiteit. Daarmee kunnen we nagaan of hetzelfde type genen als van de muizen aanwezig is in mensen. Als je het mij vraagt: ik verwacht dat ze erg op elkaar zullen lijken. Toch verwacht ik dat neuronen en synapsen van muis en mens onderling ook belangrijke verschillen vertonen.’

Tekst: Angela Rijnen
Foto: Levien Willemse