10 Dingen die we in 2018 over het brein hebben geleerd

Het verbazingwekkende brein

Het brein boetseert niet alleen wie we zijn, maar ook de wereld die we ervaren. Het vertelt ons wat we moeten zien, wat we moeten horen en wat we moeten zeggen. Het breidt zich uit om plaats te bieden aan een nieuwe taal of vaardigheid die we leren. Het vertelt verhalen als we slapen. Het zendt alarmsignalen uit en spoort het lichaam aan tot rennen of vechten wanneer het gevaar bespeurt. De hersenen passen zich aan aan de omgeving, zodat we ons niet ergeren aan een constante geur in een oud huis of aan het constante gezoem van de airconditioning. Onze hersenen kijken naar de zon en vertellen ons lichaam hoe laat het is. De hersenen slaan herinneringen op, zowel pijnlijke als aangename.

Maar zo essentieel als de hersenen zijn voor ons bestaan, het is nog steeds zo mysterieus voor ons als een planeet uit een ver verwijderd melkwegstelsel. Zelfs in 2018 ontdekken neurowetenschappers nog steeds fundamentele feiten over deze ruwweg 1,4 kilo wegende bulk van weefsel. Soms krijgen onderzoekers een glimp te zien van een menselijk brein of zien ze wat er met een persoon gebeurt als een groot deel van de hersenen ontbreekt. Andere keren moeten wetenschappers muizen bestuderen om meer te leren over zoogdierenhersenen en dan wat giswerk doen over hoe die bevindingen betrekking hebben op onze eigen hersenen.

Hier zijn enkele fascinerende dingen die we in 2018 over de hersenen hebben geleerd.

Een nieuw soort neuron

Het gebeurt niet elke dag dat wetenschappers een volledig nieuw type cel ontdekken in het menselijk brein, vooral een cel die niet wordt aangetroffen in de favoriete niet-menselijke proefpersonen van neurowetenschappers, muizen. Het “rozenbottelneuron”, zo genoemd vanwege zijn borstelige uiterlijk, was tot dit jaar aan wetenschappers ontsnapt, deels omdat het zo zeldzaam is.

Deze ongrijpbare hersencel maakt slechts ongeveer 10 procent uit van de eerste laag van de neocortex, een van de nieuwste delen van de hersenen in termen van evolutie (wat betekent dat de verre voorouders van de moderne mens deze structuur nog niet hadden). De neocortex speelt een rol bij het zien en horen. Onderzoekers weten nog niet wat het rozenbottelneuron doet, maar ze ontdekten dat het in verbinding staat met andere neuronen die piramidale cellen worden genoemd, een type excitatoir neuron, en deze afremt.

U.D., de neurowetenschappelijke patiënt

Vier jaar geleden werd bij een jongen, die in de medische literatuur bekend staat als “U.D.”, een derde van zijn rechterhersenhelft verwijderd om zijn slopende aanvallen te verminderen. Het deel van de hersenen dat werd verwijderd omvatte de rechterkant van zijn occipitale kwab (het centrum van de hersenen dat het gezichtsvermogen verwerkt) en het grootste deel van zijn rechter temporale kwab, het centrum van de hersenen dat het geluid verwerkt. Nu 11 jaar oud, kan U.D. de linkerkant van zijn wereld niet zien, maar hij functioneert net zo goed als anderen van zijn leeftijd in cognitie en visieverwerking, zelfs zonder dat belangrijke deel van de hersenen.

Dat komt omdat beide kanten van de hersenen de meeste aspecten van visie verwerken. Maar rechts is dominant in het detecteren van gezichten, terwijl links dominant is in het verwerken van woorden, volgens een case studie geschreven over U.D.

Die studie toont de plasticiteit van de hersenen; in de afwezigheid van U.D.’s rechter visie-verwerkingscentrum, stapte het linker centrum in om te compenseren. Onderzoekers ontdekten zelfs dat de linkerkant van U.D.’s hersenen gezichten net zo goed detecteerde als de rechterkant zou hebben gedaan.

De hersenen kunnen bacteriën bevatten

Onze hersenen kunnen vol bacteriën zitten. Maar maak je geen zorgen – het ziet er niet naar uit dat ze enige schade veroorzaken.

Vroeger dachten wetenschappers dat de hersenen een bacterievrije omgeving waren en dat de aanwezigheid van microben een teken van ziekte was. Maar de eerste bevindingen van een studie die dit jaar op de grote jaarlijkse wetenschappelijke bijeenkomst van de Society for Neuroscience werd gepresenteerd, toonden aan dat onze hersenen in feite onschadelijke bacteriën kunnen huisvesten.

De onderzoekers in die studie hadden 34 postmortale hersenen onderzocht, op zoek naar verschillen tussen degenen met schizofrenie en degenen zonder de aandoening. De onderzoekers bleven echter staafvormige objecten in hun beelden tegenkomen, en deze vormen bleken bacteriën te zijn.

De micro-organismen leken zich op sommige plaatsen in de hersenen meer op te houden dan op andere; deze gebieden omvatten de hippocampus, de prefrontale cortex en de substantia nigra. De microben werden ook gevonden in hersencellen, astrocyten genaamd, die zich dicht bij de bloed-hersenbarrière bevonden, de “grensmuur” die de hersenen bewaakt.

De bevindingen zijn nog niet gepubliceerd in een peer-reviewed tijdschrift, en er is meer onderzoek nodig om de bevindingen te bevestigen, zeiden de wetenschappers.

De hersenen zijn magnetisch

Onze hersenen zijn magnetisch. Of tenminste, hersenen bevatten deeltjes die gemagnetiseerd kunnen worden. Maar wetenschappers weten niet precies waarom deze deeltjes zich in de hersenen bevinden of waar ze vandaan komen. Sommige onderzoekers geloven dat deze magnetiseerbare deeltjes een biologisch doel dienen, terwijl anderen zeggen dat de deeltjes door milieuverontreiniging in de hersenen terecht zijn gekomen.

Dit jaar hebben wetenschappers in kaart gebracht waar deze deeltjes zich in de hersenen bevinden. De resultaten van hun studie, zeiden de onderzoekers, leveren het bewijs dat de deeltjes er niet voor niets zijn. Dat komt omdat in alle hersenen die de wetenschappers onderzochten – van zeven mensen die in het begin van de jaren negentig stierven tussen de leeftijden 54 tot 87 – de magnetische deeltjes altijd op dezelfde gebieden geconcentreerd waren. De onderzoekers vonden ook dat de meeste delen van de hersenen deze kleine magneten bevatten.

Veel dierenhersenen hebben ook magnetische deeltjes, en er is zelfs enige suggestie dat dieren deze deeltjes gebruiken om te navigeren. Bovendien gebruiken bacteriën, magnetotactische bacteriën genaamd, deze deeltjes om zich in de ruimte te oriënteren.

Virus verantwoordelijk voor menselijk bewustzijn?

Een oud virus heeft mensen lang geleden geïnfecteerd, en deze indringer heeft zijn genetische code in ons DNA achtergelaten. Dit jaar ontdekten onderzoekers dat stukjes van dat oude virale DNA een cruciale rol spelen in de communicatie tussen hersencellen die nodig is voor hoger denken.

Het is niet ongewoon dat mensen stukjes genetische code van virussen bij zich dragen; zo’n 40 tot 80 procent van het menselijke genoom bestaat uit genen die door virussen zijn achtergelaten.

In de studie van dit jaar ontdekten de onderzoekers dat een viraal gen, Arc genaamd, andere genetische informatie verpakt en van de ene zenuwcel naar de volgende stuurt. Dit gen helpt ook cellen zich in de loop van de tijd te reorganiseren. Bovendien komen problemen met het Arc-gen vaak voor bij mensen die autisme of andere neurale stoornissen hebben.

Onderzoekers hopen nu het exacte mechanisme te achterhalen waarmee het Arc-gen in ons genoom is terechtgekomen en wat het onze hersencellen precies vertelt.

Jongere cellen in oude hersenen of niet?

Ons lichaam ontdoet zich voortdurend van oude cellen en maakt nieuwe aan. Decennialang dachten wetenschappers echter dat deze celvernieuwing niet plaatsvond in ouder wordende hersenen. In de afgelopen jaren hebben studies bij muizen – en enkele vroege studies bij mensen – echter vragen opgeroepen over dit idee.

Dit jaar is in een artikel wellicht het eerste sterke bewijs geleverd dat oudere hersenen wel degelijk nieuwe cellen aanmaken. De onderzoekers bestudeerden 28 postmortale, niet-zieke hersenen van mensen die tussen de 14 en 79 jaar oud waren toen ze stierven. De wetenschappers sneden in de hippocampus van elke hersenen, een gebied dat belangrijk is voor leren en geheugen, en telden vervolgens het aantal jonge cellen die nog niet volledig volgroeid waren. De onderzoekers ontdekten dat oudere hersenen evenveel nieuwe cellen hadden als jongere hersenen, maar dat de oudere hersenen minder nieuwe bloedvaten en verbindingen tussen hersencellen maakten.

Om de zaken te compliceren, vond een andere studie, die een maand voor deze werd gepubliceerd, echter het tegenovergestelde, met de conclusie dat volwassen hersenen geen nieuwe cellen aanmaken in de hippocampus. Het verschil van mening kan te wijten zijn aan de manier waarop de hersenen in de twee studies werden bewaard en het soort hersenen dat werd onderzocht. (In het eerdere onderzoek werden hersenen met verschillende gezondheidsaandoeningen bekeken, terwijl in het latere onderzoek alleen niet-zieke hersenen werden onderzocht. Het is ook mogelijk dat ze verschillende conserveringstechnieken hebben gebruikt die de cellen kunnen beïnvloeden.)

Je hersenen bij stress

Slecht nieuws: stress kan de hersenen doen krimpen. Dat blijkt uit een onderzoek dat in oktober van dit jaar is gepubliceerd.

In het onderzoek keken onderzoekers naar meer dan 2000 gezonde mensen van middelbare leeftijd en ontdekten dat mensen met hogere niveaus van het stresshormoon cortisol een iets kleiner hersenvolume hadden dan mensen met normale hoeveelheden van het hormoon. Mensen met hogere cortisolspiegels presteerden ook slechter op geheugentests dan mensen met normale niveaus van het hormoon. Beide bevindingen, het moet worden opgemerkt, zijn associaties tussen stress en de hersenen en geen oorzaak-en-gevolg bevindingen.

Stress is normaal voor het lichaam: Tijdens momenten van stress stijgt het cortisolniveau samen met dat van een ander hormoon, adrenaline. Deze hormonen werken samen om uw lichaam in een vecht-of-vluchtreactie te brengen. Maar zodra het stressvolle deel voorbij is, zou het cortisolniveau moeten dalen. Dit gebeurt echter niet altijd. Sommige mensen, vooral in dit moderne leven, kunnen gedurende lange perioden verhoogde cortisolspiegels hebben. Het verminderen van stress – bijvoorbeeld door beter te slapen, te bewegen, ontspanningstechnieken toe te passen en cortisolverlagende medicatie te nemen – kan een reeks voordelen hebben, aldus de onderzoekers.

Laten je hersenen je eigen voetstappen horen?

Klik, klik, klik: Misschien heeft u het aan uw hersenen te danken dat u niet elke stap die u zet, hoeft te horen. Uit een onderzoek dat dit jaar bij muizen is uitgevoerd, is gebleken dat de hersenen van muizen het geluid van hun eigen voetstappen uitschakelen. Hierdoor konden de beestjes andere geluiden in hun omgeving beter horen, zoals de geluiden van een roofdier.

De onderzoekers ontdekten dat het muizenbrein een ruisfilter opbouwde naarmate het brein gewend raakte aan een specifiek geluid. Ze deden dit door cellen in de motorische cortex, een gebied van de hersenen dat betrokken is bij beweging, te koppelen aan de auditieve cortex, een gebied dat betrokken is bij geluid. Simpel gezegd, hersencellen in de motorische cortex vuren signalen af om hersencellen in de auditieve cortex te blokkeren hun eigen signalen af te vuren – in wezen het uitschakelen van de auditieve cortex.

En hoewel de studie werd gedaan in muizen, denken de wetenschappers dat de resultaten ook van toepassing zouden kunnen zijn op mensen. Dat komt omdat we al soortgelijke systemen hebben. De hersenen van kunstschaatsers leren bijvoorbeeld welke bewegingen ze kunnen verwachten, en remmende neuronen schakelen reflexen uit die deze atleten zouden verhinderen om te draaien en hun gekke draaibewegingen uit te voeren.

Psychedelische drugs kunnen de structuur van hersencellen veranderen

Psychedelische drugs kunnen de structuur van hersencellen fysiek veranderen, zo blijkt uit een nieuwe studie. Dit onderzoek werd uitgevoerd op hersencellen in laboratoriumschaaltjes en bij dieren, maar als de bevindingen kloppen voor mensen, zouden de resultaten kunnen betekenen dat deze drugs mensen met bepaalde stemmingsstoornissen kunnen helpen.

Dat komt omdat bij mensen met depressie, angst of andere stemmingsstoornissen, neuronen in de prefrontale cortex, een deel van de hersenen dat belangrijk is voor het controleren van emoties, de neiging hebben om te verschrompelen. En hun vertakkingen – die neuronen gebruiken om met andere neuronen te praten – hebben de neiging zich terug te trekken. Maar toen de wetenschappers psychedelische drugs, waaronder LSD en MDMA, toevoegden aan petrischaaltjes met neuronen van ratten, ontdekten ze dat het aantal verbindingen en vertakkingen in de zenuwcellen toenam.

Een tweede brein in de darmen?

Miljoenen hersencellen leven in de dikke darm, en omdat deze cellen functioneren zonder instructies van de hersenen of de ruggengraat, noemen wetenschappers de massa ervan soms “het tweede brein”. Maar deze massa heeft ook een wetenschappelijke naam: het enterisch zenuwstelsel. En een nieuwe studie, uitgevoerd bij muizen, toont aan dat het systeem behoorlijk slim is; het kan gesynchroniseerde neuronen afvuren om spieren te stimuleren en hun activiteit te coördineren, zodat het dingen kan doen zoals uitwerpselen uit het lichaam verplaatsen.

De eigenlijke hersenen (die in uw hoofd) kunnen dit ook doen – het afvuren van neuronen synchroniseren – in de vroege stadia van de hersenontwikkeling. Dit betekent dat de neuronenacties in de darm een “oereigenschap” zouden kunnen zijn uit de eerste fasen van de evolutie van de tweede hersenen. Sommige wetenschappers stellen zelfs de hypothese dat de tweede hersenen zich vóór de eerste hebben ontwikkeld en dat dit vurenpatroon afkomstig is van de vroegst functionerende hersenen in het lichaam.