Kennis over werking van onze hersenen stap verder

Menselijke hersencellen verwerken informatie veel beter en sneller dan muizenhersencellen. Denken, concentreren, onthouden en herinneren wordt in onze hersenen geregeld door hersencellen die met elkaar communiceren. NWO Vici-laureaat prof. Huib Mansvelder en zijn team van onderzoekers aan de VU hebben voor het eerst dat communiceren tussen menselijke hersencellen in levend menselijk hersenweefsel onderzocht.

NWO Vici-laureaat

De onderzoekers laten zien dat de contactpunten (synapsen) tussen de hersencellen tot wel tien keer efficiënter zijn en veel meer informatie over kunnen dragen dan eerder werd aangenomen. Dat is belangrijke nieuwe kennis over de elementaire bouwstenen van de menselijke hersenen. Een artikel over dit thema verscheen 25 november 2014 in het vrij toegankelijke tijdschrift PLoS Biology.

Betere conditie vergroot overdracht
Hersencellen praten met elkaar door elektrische en chemische signalen via synapsen. Deze synapsen zorgen dat informatie wordt verwerkt. De onderzoekers voerden metingen uit aan “pratende” levende menselijke hersencellen en concludeerden dat deze minder snel moe worden én informatie kunnen blijven overdragen, waar muizencellen allang uitgeput zouden zijn. Bovendien kunnen menselijke hersencellen op veel kleinere details in de elektrische signaaloverdracht reageren dan muizencellen, waardoor veel meer informatie kan worden overgedragen. Het is alsof muizenhersencellen door een heel smal telefoonlijntje communiceren en een hele kleine batterij hebben, terwijl menselijke hersencellen door een breedbandige glasvezelverbinding communiceren met een grote accu.

Een aantal publicaties van Stichting BWM - Biowetenschappen en Maatschappij met feiten, informatie, inspiratie en nieuws over onderwerpen uit de levenswetenschappen.

Nieuwe methode voor onderzoek aan levend hersenweefsel
Tot nu toe was de kennis over de werking van de menselijke hersenen gebaseerd op cellen uit onder andere knaagdieren, omdat de wetenschap er vanuit gaat dat menselijke cellen grofweg hetzelfde werken. Door te kijken naar levend hersenweefsel, verkregen uit tumor- en epilepsieoperaties van levende patiënten, is het functioneren van menselijke hersencellen direct te bestuderen. Daarvoor heeft Mansvelder een unieke samenwerking met neurochirurgen in het VUmc geïnitieerd. Hersenweefsel dat voor behandeling van tumoren en epilepsie is verwijderd, wordt in leven gehouden en in het lab onderzocht. Slechts bij een enkel laboratorium ter wereld die de technische expertise hebben om deze analyse te kunnen doen, lukt zo’n technisch zeer lastige “transfer”. Daarom is er nagenoeg niets over de werking van menselijke hersencellen bekend. Mansvelder: “De meerwaarde van onze aanpak zit hem in de kwaliteit van het weefsel dat de neurochirurg aanlevert en de state-of-the-art neurowetenschappelijke aanpak om kleine elektrische signalen die twee cellen elkaar sturen, direct te meten.”

Investeringen voor verder onderzoek
De afgelopen jaren zijn grootschalige investeringen in de VS en in de EU gedaan om menselijke hersenen gedetailleerd in kaart te brengen. Zoals het Human Brain Project, waar dit onderzoek ook deels uit gefinancierd is. De resultaten van ons huidige onderzoek vormen weer een stukje van de grotere puzzel. Ze laten o.a. zien dat menselijke hersenen opgebouwd zijn uit hoogwaardige onderdelen die zeer snel en efficiënt zijn. Een computer die samengesteld is uit onderdelen die sneller functioneren, zal als geheel sneller zijn. Misschien is dat bij onze hersenen ook zo. Een volgende stap is onderzoeken of communicatie tussen menselijke hersencellen kan verklaren waarom menselijke hersenen zoveel meer kunnen dan andere diersoorten met hersenen van een vergelijkbare grootte. Het zijn de elementaire, slimme bouwstenen van onze hersenen.
Inspiratie: NWO-persbericht van 26 november 2014.