Het mechanisme achter onze interne GPS wordt verder onthuld

Waar ik ben? Dat weten onze hersenen dankzij een stofje dat specifieke hersencellen activeert, ontdekten wetenschappers.

Als je de keuken binnenloopt, weet je precies waar het koffiezetapparaat staat. Je kunt ook zonder nadenken je schoenen en jas vinden. En natuurlijk kun je direct naar je auto lopen om naar je werk te gaan. Je brein weet je perfect te begeleiden naar waar je moet zijn. Onderzoekers van onder meer Baylor College Medicine kwamen meer te weten over dit interne GPS en de rol die een cannabisachtige stof daarin speelt. Ze publiceerden het in het gespecialiseerde tijdschrift. Wetenschap.

Lees ook:

Plaats cellen

De hippocampus vormt onze ‘harde schijf’. Op die geheugenschijf worden allerlei zaken opgeslagen, waaronder gegevens over uw thuisomgeving, zoals uw huis of werkplek. Sterker nog, dit deel van de hersenen heeft veel te bieden. cognitieve kaarten waarmee u zich kunt oriënteren.

Deze kaarten zijn gemaakt dankzij oproepen cellen plaatsen (Een officiële Nederlandse vertaling ontbreekt nog.) ‘Elke keer dat je op een specifieke plek bent, worden deze cellen geactiveerd’, zegt neurofysioloog Rogier Min van het UMC Amsterdam. Als u bijvoorbeeld naar uw koffiezetapparaat loopt om een ​​kop koffie te halen, is die specifieke plaatscel op dat moment actief. “Maar hoe deze activiteit precies plaatsvindt, is nog steeds niet goed begrepen”, zegt Min.

Leef in actie

Het onderzoeksteam, onder leiding van Barna Dudok, keek specifiek naar de rol van een groep moleculaire boodschappers in ons interne GPS: endocannabinoïden. Een stof die eigenlijk op cannabis lijkt (een zeer bekende drug). Maar in ons lichaam hebben we endocannabinoïden. essentiële functies in onder meer cognitie, vruchtbaarheid, pijnsensatie, stemming en geheugen.

In het laatste geval helpen vettige stoffen de cellen van de plaats met elkaar te communiceren, zodat het mogelijk is deze ‘kaarten’ te maken en te onthouden. Zodra een lokale cel wordt geactiveerd, produceert deze endocannabinoïden.

“Neurowetenschappers weten dit uit onderzoek met hersenschijfjes of gekweekte hersencellen”, legt Min uit, die ook veel onderzoek doet naar endocannabinoïden. “Maar het was nog niet bekend hoe relevant deze processen zijn voor het functioneren van een intact brein.” Dudok en zijn collega’s brengen daar nu verandering in door de stoffen (en dus de activatie van de cellen daar) in vivo in beeld te brengen.

Snel proces

Dat deden de onderzoekers met genetisch gemodificeerde muizen. Plaatscellen van die muizen produceerden endocannabinoïden met fluorescerende ‘vlaggen’. Hierdoor waren de moleculen met een speciale microscoop goed zichtbaar, terwijl de muizen in kwestie op een loopband liepen. De onderzoekers lieten zien dat bij elke ronde cellen op specifieke locaties werden geactiveerd.

Het was verrassend dat het proces snel verliep. Wetenschappers dachten aanvankelijk dat het endocannabinoïdesignaal zich langzaam door lokale cellen verspreidt, maar huidige onderzoekers zeggen dat het maar een seconde of twee duurt.

Interne GPS mist precisie

In een tweede experiment gebruikten Dudok en zijn team muizen die genetisch gemodificeerd waren, zodat de cellen aan de buitenkant geen receptor meer hadden die zich bindt aan endocannabinoïden. Hierdoor konden ze de omgeving niet meer zo goed in kaart brengen. En dat bleek ook zo te zijn, want het aantal geactiveerde plaatscellen was groter dan bij controlemuizen (die wel een receptor voor de stof hadden). Endocannabinoïden konden cellen op specifieke locaties niet langer activeren, dus werden er zoveel mogelijk via andere routes geactiveerd.

Dat klinkt goed, maar dat is het niet. Omdat het met zoveel geactiveerde plaatscellen niet zo duidelijk is waar iets is. Het is alsof je met je ogen dicht het koffiezetapparaat probeert te vinden (het moet daar toch ergens zijn, toch? Maar waar precies?). Uiteindelijk kom je er wel, maar het duurt veel langer en het kan zijn dat je onderweg iets omstoot.

Dit werd ook aangetoond in het experiment met muizen die geen cannabinoïdereceptor meer in hun plaatscellen hadden. Het duurde langer voordat ze hun beloning (water) vonden in een navigatietest. Het is duidelijk dat je interne GPS niet optimaal werkt; Het ontbrak aan precisie.

epilepsie therapie

Min is enthousiast over het onderzoek: “Door een verrassende combinatie van nieuwe fluorescentiesensoren en geavanceerde microscopie geven onderzoekers ons nu letterlijk inzicht in wanneer endocannabinoïden worden geproduceerd en hoe ze de activiteit van nabijgelegen cellen veranderen. Dit prachtige onderzoek opent allerlei deuren voor verder onderzoek. Hoe veranderingen in deze stoffen tijdens een ziekte of cannabisgebruik bijvoorbeeld je interne GPS beïnvloeden.”

Dudok en zijn collega’s noemen zelf epilepsie als voorbeeld. Bij een aanval komt een grote hoeveelheid endocannabinoïden vrij, zoals de groep eerder aantoonde. Zozeer zelfs dat het de herinnering verstoort. Door bijvoorbeeld de productie van de stof in de hippocampus van patiënten met epilepsie te remmen, zou het mogelijk kunnen zijn hun geheugenproblemen te verminderen. De onderzoekers hopen dat de details uit deze nieuwe studie de informatie kunnen verschaffen die nodig is om een ​​dergelijke therapie te ontwikkelen.

Bronnen: Wetenschap, Baylor College of Medicine via EurekAlert!