studie

Dat het brein plastisch is en bij beschadiging de taken van de kapotte delen probeert over te nemen, weten wetenschappers al langer. Nu komen ze erachter dat het brein dit ook kan wanneer het belangrijke ‘leerdeel’ kapot gaat.

Het brein bestaat uit verschillende delen, ieder met zijn eigen functie(s). Ieder kwabje en groefje doet zijn eigen ding, omdat het daar goed in is. Dit deel is met draden, verbindingen, verbonden met andere delen. Zo communiceren de afzonderlijke delen en is het mogelijk dat ieder deel iets doet en ‘bepaalt’. Maar wat als één zo’n deel kapot gaat? Wat als het zogenoemde ‘leercentrum’ niet meer kan functioneren? Het brein krijgt impulsen niet meer binnen en weet dat er iets niet klopt. De bedrading om dat ‘leercentrum’ heen wordt niet meer gebruikt. De omliggende breindelen moeten harder werken en hier vormt zich daarom nieuwe bedrading die van nut is bij de (deels) overgenomen taken. Hier hoeven we zelf niet bij na te denken, het gebeurt gewoon automatisch.

Leercentrum
Het leercentrum kan dat dus ook. Eerder wisten wetenschappers niet dat dit mogelijk kon zijn. Wanneer bij bijvoorbeeld een ongeluk iets in de hersenen beschadigt, nemen ‘normaalgesproken’ de omliggende delen van het beschadigde deel de verbindingen over. Dat is het meest logisch en lijkt ook het ‘gemakkelijkst’ voor het brein. Maar bij het ‘leercentrum’ werkt het anders, stellen de hersenonderzoekers in hun paper in Proceedings of the National Academy of Sciences . Er komt extra bedrading bij delen die vaak ver van de schadeplek af liggen. Dat zogenoemde leercentrum zit niet in de prefrontale cortex van het brein, waar iemand beslissingen maakt en dingen tegen elkaar afweegt, maar het zit in de hippocampus. Dit deel behoort ook tot het voorbrein en is onderdeel van het limbisch systeem dat motivaties en emoties reguleert en ook belangrijk is bij geheugenprocessen – en dus het leren. Delen van die prefrontale cortex zijn wel de delen die de taken van de hippocampus overnemen.

Onderzoek
Voor het onderzoek gebruikten de wetenschappers ratten waarbij de hippocampus beschadigd was. “We gaven de dieren een probleem om op te lossen,” zegt hoofdonderzoeker Michael Fanselow. De ratten konden ondanks die schade toch nieuwe dingen leren en losten hun probleem dus op. Ze hadden dan wel meer training nodig dan normaal – het ‘leercentrum’ was immers kapot – ze leerden wél van hun ervaringen. Het lukte dus om ervaringen te verwerken naar geheugen, een taak van de hippocampus.

Verandering anatomie
Om te achterhalen hoe ze die nieuwe dingen konden leren en welke delen ze hiervoor gebruikten, bestudeerde onderzoekster Moriel Zelikowsky de anatomie van de beestjes om zo veranderingen te ontdekken. Het bleek dat er een grote verandering was opgetreden in twee specifieke delen van de prefrontale cortex. “Interessant, want deze delen vielen ook op bij studies met Alzheimerpatiënten, dat suggereert dat er vergelijkbare bedrading, ontwikkeld wordt bij mensen met een soortgelijk probleem,” zegt collega-onderzoeker Bryce Vissell over de conclusie van het onderzoek.

Prefrontale cortex
Wat zo apart is aan dat die twee delen van de prefrontale cortex veranderen om de leerfunctie van de hippocampus over te nemen, is dat ze niet allebei áctiever waren. Het ene deel, de prelimbische cortex werd namelijk actiever, maar de infralimbische cortex juist minder. Compenseren betekent dus niet altijd meer activiteit. “Het brein remt en activeert verschillende groepen hersencellen. Om herinneringen te vormen, moet het dus filteren wat belangrijk is en wat niet,” zegt Zelikowsky.

Misschien kunnen we in de toekomst ‘foute’ bedrading zoals bij de ziekte BDD ook wel laten behandelen.

“Het brein is zwaar bedraad – je kunt van de ene naar de andere hersencel gaan in ongeveer 6 synaptische verbindingen,” zegt Fanselow. ”Dus er zijn ook veel alternatieve signaalpaden die het brein kan gebruiken als dat nodig is.” Wetenschappers kunnen nu voortborduren op hun bevindingen en onderzoeken hoe het brein ‘beslist’ welke signaalpaden geschikt zijn om andere gebroken signaalpaden over te nemen. Uiteindelijk kunnen ze wellicht iets bedenken om Alzheimer, beroertes en andere aandoeningen die het brein schaden beter te behandelen – met medicatie om de veranderingen in het brein te bewerkstelligen en therapie om hiermee om te leren gaan.