HET GEHEUGEN VOOR DE LANGE TERMIJN ZIT IN DE HERSENSCHORS

Muizen met slechts de helft van een bepaald synaps-eiwit leren normaal, maar onthouden het geleerde niet lang. Wetenschappers van de universiteit van Californië in Los Angeles en de Johns Hopkins Universiteit in Baltimore werpen met dit onderzoek (Nature, 17 mei) nieuw licht op hoe de hersenen informatie vastleggen en vasthouden. De hippocampus blijkt verantwoordelijk voor de eerste opslag van informatie, het langdurige onthouden vindt later plaats in de hersenschors.

De onderzoekers gebruikten muizen met slechts de helft van de normale hoeveelheid van het enzym a-calcium-calmodulin kinase II (a-CaMKII). Dit synaps-eiwit is een belangrijk onderdeel van de kettingreactie die leidt tot lange-termijnpotentiatie (LTP). Bij LTP worden contacten tussen hersencellen verstevigd en dat wordt algemeen beschouwd als de basis van veel vormen van leren en geheugen.

In twee verschillende opdrachten leerden de gemuteerde muizen net zo snel een route of een angstreactie als de gewone muizen uit hetzelfde nest. Eén en drie dagen later was het geheugen van beide groepen muizen even scherp. Maar na tien dagen waren de gemuteerde muizen het geleerde vergeten.

Opmerkelijk is dat bij de muizen met minder a-CaMKII in de hippocampus (een hersenorgaan betrokken bij het geheugen) toch gewoon LTP plaatsheeft. Het eiwit is daar in vrij hoge concentraties aanwezig en er is na halvering kennelijk genoeg over voor de versteviging van celcontacten. Maar in hersenschors van deze afwijkende muizen blijft dit leerproces afwezig.

Het is nog niet bekend hoe leren en geheugen precies werken, maar dit onderzoek ondersteunt de theorie dat de hippocampus voor de eerste opslag van nieuwe informatie zorgt. En het vervolgens aan de hersenschors `onderwijst' door het herhaaldelijk af te spelen, waarschijnlijk tijdens de slaap. Die schors neemt de informatie langzaam over en slaat het permanent op, terwijl het in de hippocampus na verloop van tijd vervaagt. De afwijking van deze muizen laat LTP in de hippocampus, en daarmee het directe leren, ongemoeid, maar het verhindert synapsversteviging in de schors, en daarmee het permanente geheugen.

Dat de informatie deze omweg langs de hippocampus bewandelt, heeft er vermoedelijk mee te maken dat LTP werkt via het verstevigen van bestaande synapsen. Om iets te leren, moeten de celcontacten er dus al zijn. In de relatief kleine netwerken van de hippocampus hebben bijna alle zenuwcellen al contact met elkaar. Die banden kunnen dus direct verstevigd worden. De netwerken in de hersenschors daarentegen zijn tientallen malen groter, wat de kans verkleint dat twee cellen al contact hebben. Aangezien nieuwe contacten echter continu worden gelegd en verbroken, is het een kwestie van wachten op de juiste verbindingen. Als de hippocampus intussen de nieuwe informatie herhaaldelijk afspeelt, kan die direct in de jonge contacten worden vastgelegd.