Leermechanisme van het volwassen brein ontdekt

26 april 2012

'Jong geleerd, oud gedaan' is gelukkig niet per se waar. Onderzoekers van het Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen (NIN-KNAW) hebben ontdekt hoe het volwassen brein zich aanpast aan nieuwe situaties. Het toonaangevende tijdschrift 'Neuron' publiceert vandaag de bevindingen van de Nederlandse onderzoekers. Het onderzoek opent nieuwe perspectieven voor de behandeling van ontwikkelingsstoornissen van de hersenen, zoals epilepsie, autisme en schizofrenie.

Ons brein verwerkt informatie in complexe netwerken van hersencellen. Deze cellen maken onderling verbindingen, waardoor ze elkaar kunnen activeren. Jonge hersenen hebben een groot vermogen tot het aanleggen van nieuwe verbindingen ('synapsen') waardoor zij beter kunnen leren. Veel belangrijke vaardigheden, zoals lopen, praten, horen en zien, verkrijgen we daarom op jonge leeftijd. Het volwassen brein legt de verbindingen vast, zodat we de rest van ons leven gebruik kunnen maken van wat we op jonge leeftijd hebben geleerd.

Verdwijnen van blokkades

Eerder was ontdekt dat ongeveer een vijfde van de hersencellen de activiteit van andere hersencellen remt in plaats van stimuleert. De hersenonderzoekers tonen nu aan dat de verbindingen die deze remmende hersencellen maken op grote schaal verdwijnen als het volwassen brein nieuwe vaardigheden moet leren. Om tot deze conclusie te komen markeerden zij deze remmende verbindingen in de hersenen van muizen met fluorescente eiwitten, om ze daarna met een speciale microscoop enkele weken lang te volgen. Bij de muizen werd een van de ogen tijdelijk afgeplakt, zodat zij eraan moesten wennen met maar één oog te kijken. Het hersengebied dat de informatie van de beide ogen verwerkt ging binnen enkele dagen beter reageren op het open oog. Dit ging gepaard met het verdwijnen van veel remmende verbindingen. Deze werden later vervangen door nieuwe verbindingen.

Regelen informatienetwerk

Vreemd genoeg zijn dus juist remmende verbindingen essentieel voor het functioneren van netwerken in het brein. "Als je de stimulerende verbindingen vergelijkt met een wegennet waarover het verkeer van A naar B geleid wordt, kun je de remmende verbindingen zien als de matrixborden die het verkeer regelen" legt onderzoeksleider Christiaan Levelt uit. "Ze zorgen voor een efficiënte doorstroming van het verkeer in de hersenen. Als ze dat niet doen ontstaat overbelasting, zoals bij epilepsie, en als ze steeds op 20 km/u staan ligt alles plat, zoals bij narcose. Op een uitloper van een hersencel (rood) verdwijnen hier twee remmende verbindingen (geel) tijdens het leerprocesAls je deze borden op andere plaatsen kunt neerzetten, kun je dus grote veranderingen in de verkeersstromen bewerkstelligen zonder dat het nodig is het wegennet helemaal aan te passen."

Hoopgevend

Tijdens de ontwikkeling van het brein hebben remmende verbindingen een grote invloed op het verloop van leerprocessen. Problemen met het aanmaken van deze remmende verbindingen kunnen leiden tot stoornissen van het brein, zoals epilepsie, maar ook tot autisme en schizofrenie. De ontdekking dat deze verbindingen in het volwassen brein nog kunnen worden verwijderd of juist aangemaakt, geeft de hoop dat dit proces door farmacologisch of genetisch ingrijpen versterkt of gestuurd kan worden. Dit kan een belangrijk aanknopingspunt zijn voor therapieën die zich richten op de genoemde aandoeningen, maar ook voor het herstel van beschadigd hersenweefsel.