Nu voor het eerst gezien is hoe een vissenbrein een herinnering maakt, slaat de neurowetenschap een nieuwe weg in.

Zoals je ook in KIJK 4/2022 kunt lezen, blijven onze hersenen een groot mysterie. Tot op de dag van vandaag weten we nog steeds niet precies hoe onze grijze massa werkt. Een van de grote vraagstukken is hoe herinneringen zich vormen. Een groep neurowetenschappers van de University of Southern California denkt nu een antwoord te hebben gevonden. Dit delen ze in de Proceedings of the National Academy of Sciences.

Amygdala

Het blijft moeilijk om het menselijk brein in beeld te brengen. Het is natuurlijk ook een heel kwetsbaar orgaan, en zelfs MRI-scans laten niet alles zien. Daarmee kun je op z’n best zien welk deel van het brein veel bloed gebruikt. Het wordt al helemaal een uitdaging als je de binnenste delen van de hersenen wilt bekijken, zoals de amygdala. Dit deel van het brein is verantwoordelijk voor herinneringen en emoties, en ligt ook in een moeilijk bereikbaar deel van het brein.

Op dit probleem hebben de onderzoekers nu een oplossing gevonden. Bij de zebravis ligt de pallium, die voor vissen dezelfde functie heeft als de amygdala bij ons, namelijk vlak onder de schedel. Daar komt nog bij dat zebravislarven helemaal transparant zijn. Dan kun je dus zo bij de hersenen naar binnen kijken.

Lees ook:

• ‘In dat brein had ook nuttige informatie kunnen zitten’
• Hersenen lijken opvallend veel op het heelal

Neuronen

Hier hebben de wetenschappers goed gebruik van gemaakt. Eerst fokten ze de zebravissen zo dat ze hun hersencellen markeerden met fluorescente eiwitten. Deze lichten op zodra er activiteit in de hersenen plaatsvindt. Hierdoor gaat breinactiviteit samen met een lichtshow. Vervolgens leerden ze de vissen bepaald gedrag aan middels conditionering. De vissen leerden dat dicht bij een hete lamp zwemmen pijn betekende . Uiteindelijk zwommen de dieren bij het zien van alleen licht al weg, doordat ze een herinnering aan de pijn van de lamp hadden.

Tijdens dit hele experiment konden de neurowetenschappers de activiteit van de hersenen volgen, waardoor ze precies zagen hoe de herinnering in het brein zich vormde. Wat ze hieruit opmaakten, ging tegen alle verwachtingen in. Hersencellen (neuronen) gaan verbindingen met elkaar aan via elektrische pulsen. Onderzoekers dachten doorgaans dat we dingen onthouden door de kracht van die pulsen aan te passen. Maar wat de onderzoekers ontdekten, is dat het brein juist oude verbindingen verbreekt in het ene gebied, en weer nieuwe aanmaakt in het andere.

“Mooie bijdrage”

“Herinneringen kunnen zowel door het aanpassen van verbindingen als het maken van nieuwe verbindingen ontstaan”, zegt Christian Lohmann, groepsleider bij het Nederlands Herseninstituut tegen KIJK. “Bijzonder is dat de onderzoekers alleen bewijs voor het tweede vinden.” Hij legt uit dat dit door de manier van meten kan komen: “Ze hebben de kracht van de verbindingen niet direct gemeten en alleen naar de aanwezigheid van het eiwit PSD-95 gekeken. De aanwezigheid van dit eiwit gaat vaak hand in hand met de kracht van een verbinding tussen neuronen.” Dit kan dus wel een goede indicatie geven van de sterkte, maar het is niet hetzelfde. Je kunt het alternatief dus nog niet helemaal uitsluiten.

Ook Esther Visser, promovenda aan het Center for Neurogenomics and Cognitive Research van de Vrije Universiteit, vindt het resultaat opmerkelijk: “Dit gaat tegen eerder onderzoek in.” Ze vindt het daarom belangrijk om dit fenomeen ook bij andere dieren te bestuderen. “Wel leveren de wetenschappers een mooie bijdrage aan het veld. Ik kijk uit naar wat voor interessante dingen we als gevolg hiervan gaan ontdekken.”

Dementie

Aangezien het onderzoek met vissen is gedaan, is het onzeker of de verkregen inzichten ook gelden voor mensen. Lohmann maakt zich hier geen zorgen over: “De grijze massa van onze gevinde vrienden volgen bijna exact dezelfde regels als die van mensen. Daar komt nog bij dat de pallium en de amygdala uit hetzelfde orgaan zijn geëvolueerd.”

Visser deelt deze mening: “Hoewel we niet hetzelfde zijn als vissen, slaan we herinneringen op een vergelijkbare manier op.” De promovenda hoopt dat dit soort ontdekkingen op den duur kunnen helpen om hersenziektes zoals dementie te bestrijden. Als dat ooit lukt, hebben we straks veel te danken aan de zebravis.

Bronnen: PNAS, Quanta Magazine

Beeld: Andrey Andreev, Thai Truong, Scott Fraser; Translational Imaging Center, USC

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!