Hersenactiviteit slurpt energie vanwege elektrische impulsen

2 juli 2012

Onze hersenen gebruiken maar liefst zo'n twintig procent van alle calorieën die je eet. Hersenonderzoekers aan het Nederlands Instituut voor Neurowetenschapen (NIN-KNAW) deden onderzoek naar de vraag waarom het energieverbruik van de hersenen zo hoog is. Zij zijn er voor het eerst in geslaagd om het energieverbruik van de hersenen te meten en toonden aan dat het verbruik niet alleen hoog maar ook variabel is.

Het internationaal toonaangevende blad Nature Neuroscience publiceerde onlangs de resultaten van het onderzoek, dat onder meer een bijdrage kan leveren in onderzoek naar hersenziekten zoals multiple sclerose.

Al langer vermoedden onderzoekers dat het genereren van elektrische impulsen in zenuwcellen de reden is voor het hoge energieverbruik van de hersenen. Een team van hersenonderzoekers onder leiding van de hersenonderzoeker Maarten Kole (NIN-KNAW) toonden met een computermodel aan dat hoe meer hersenactiviteit er plaats vindt, hoe lager het energieverbruik per impuls is. Ook konden ze laten zien dat een deel van de energie nodig is om impulsgeleiding over langere afstand betrouwbaarder te maken, zodat alle impulsen bij hun einddoel aankomen.

Het computermodel werd gebouwd op basis van resultaten van metingen op een enkele hersencel in een rat. Hiermee kregen de hersenonderzoekers inzicht in de energiehuishouding van hersencellen. Niet alleen wijst hun onderzoek uit hoe en vooral hoeveel ionen zich verplaatsen over het celmembraan, ook toont het aan dat cellen het grootste deel van de energie besteden aan de geleiding van impulsen over de zenuwuitlopers. Deze resultaten zijn bruikbaar voor verder onderzoek naar bepaalde hersenziekten waar isolatiemateriaal juist rond die zenuwuitlopers verdwijnt, zoals multiple sclerose. Mogelijk zijn beschadigingen aan celstructuren die energie opwekken, hier de oorzaak van. Verder onderzoek naar de energiehuishouding van de hersenen kan helpen om te voorspellen waar en wanneer er teveel energie wordt verbruikt.


Maarten Kole is sinds 2011 groepsleider op het NIN-KNAW; hij ontving in 2010 een ERC starting grant van € 2.000.000. Aan dit onderzoek werkten verder mee Stefan Hallermann (ENI – Göttingen), Greg Stuart (ANU – Australië) en Christiaan de Kock (CNCR, VU)