17 feb. 1999
2 minuten
Voor het eerst is er bewijs gevonden dat een ‘afstemknop’ in de hersenen het gedrag beïnvloedt. Delen van de hersenen stemmen in op de golflengte van andere hersengebieden die op dat moment relevant zijn, blijkt uit onderzoek aan de Radboud Universiteit Nijmegen. Het wetenschappelijk tijdschrift Neuron publiceert de resultaten.
Dieren (en mensen) hebben een mentale landkaart van hun omgeving die bestaat uit ‘plaatscellen’. Deze cellen corresponderen met plekken in de fysieke wereld en geven een signaal als het dier op de betreffende plek komt of eraan denkt. De kaart wordt gevoed met twee soorten informatie: herinneringen aan eerdere ervaringen en zintuiglijke informatie. Maar hoe krijgt de mentale kaart toegang tot deze informatie?
De geheugeninformatie wordt op een andere golflengte naar de mentale landkaart gestuurd dan zintuiglijke informatie. Onderzoekers van onder meer het Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour van de Radboud Universiteit hebben dit aangetoond met directe metingen aan de hersenen van muizen die een weg zoeken door een doolhof.
Bovendien zagen de onderzoekers dat de mentale kaart werkt als een radio-ontvanger. Het gebied stemt zich af op de golflengte van de geheugensignalen of die van de zintuigen, afhankelijk van welke informatie nodig is. Dit onderzoek werpt licht op de belangrijke vraag hoe breingebieden erin slagen om de relevante informatie op te vangen uit de constante stroom neuronale activiteit in het brein.
Micro-afluisterapparatuur in het Pentagon
De Dondersonderzoekers implanteerden kleine zendertjes in de hersenen van muizen. "Zo konden we informatie verzamelen over de activiteit van groepjes individuele cellen. De apparaatjes wegen slechts twee gram en lijken de muizen niet te hinderen," zegt onderzoeksleider Francesco Battaglia.
De onderzoekers gebruikten een doolhof met vijf gangen waarin soms iets lekkers was verborgen op een vaste plek. De muizen werden getraind om hun beloning te vinden vanaf een vast beginpunt. Al snel waren ze in staat om vrijwel altijd de kortste route naar de traktatie te nemen. Maar af en toe lieten de onderzoekers de muizen beginnen in een ander deel van het doolhof dan ze gewend waren. De muizen gebruikten twee strategieën: soms vonden ze de weg naar de gebruikelijke plek waar de traktatie zich bevond, waarschijnlijk door zich te richten op bekende oriëntatiepunten (zintuiglijke strategie). Soms volgden ze echter hun standaardroutine van de opeenvolging van bochten naar links en rechts en kwamen verkeerd uit (geheugenstrategie).
Knappe data-analyse
Nauwkeurige analyse van de meetgegevens laat zien dat wanneer de muizen hun geheugen gebruiken, de plaatscellen trillen met dezelfde frequentie als de geheugencellen (35 Hz), maar dat ze zich afstemmen op de trilling van de zintuigcellen (60 Hz) wanneer de muizen oriëntatiepunten lijken te gebruiken.
Om de verschillende rollen van de geheugen- en zintuiglijke informatie in de opbouw van de mentale kaart verder te verklaren, herhaalden de onderzoekers het experiment met knock-outmuizen: dieren waarin het gen dat codeert voor de zogeheten NMDA-receptor is uitgeschakeld. ‘We weten dat NDMA belangrijk is voor het goed functioneren van synapsen en voor trillingen. Tot onze verbazing waren de knock-outmuizen in het geheel niet in staat informatie vanuit het zintuigelijke systeem te versturen naar de mentale kaart,’ zegt Battaglia.
Cabral et al.: Oscillatory dynamics and place field maps reflect sequence and place memory processing in hippocampal ensembles under NMDA receptor control. Neuron 22 januari 2014.
Anderen lazen ook
