Nieuw! Hersencellen!

De hippocampus vormt voortdurend nieuwe zenuwcellen. Ze blijken functioneel: voor het geheugen, bij de behandeling van depressie en misschien ook bij herstel van hersenschade.

De vorming van nieuwe zenuwcellen (neuronen) in de menselijke hersenen leek enkele jaren geleden onbestaanbaar. Inmiddels is echter bekend dat dit in de hippocampus vrijwel continu gebeurt. Bij ratten was dat al langer bekend. De in Nederland geboren psychologe dr. Henriëtte van Praag van het Salk Institute in La Jolla, Californië heeft nu (bij muizen) aangetoond dat deze nieuwe cellen uitgroeien tot volwaardige functionerende neuronen (Nature, 28 febr). Mogelijk spelen deze een rol bij het verwerken van nieuwe ervaringen. Er zijn echter ook aanwijzingen dat ze betrokken zijn bij het herstel van depressies en epilepsie.

De hippocampus is een deel van de hersenen dat ruwweg tussen de slapen en achter de ogen ligt. Het is betrokken bij zowel het geheugen als bij leerprocessen. In de hippocampus zijn verschillende lagen te onderscheiden. In één daarvan, de gyrus dentatus, ontstaan bij volwassen knaagdieren voortdurend nieuwe neuronen. Onduidelijk was echter of deze nieuwe cellen ook functioneel in het netwerk van de hersenen worden opgenomen.

Van Praag en haar collega's markeerden de nieuwe cellen in de hippocampi van muizenhersenen met het gen voor het fluorescerende eiwit dat vuurvliegjes in het donker doet oplichten. Onder een fluorescentiemicroscoop doen de nieuwe cellen hetzelfde, waardoor zij meteen in het oog springen. Binnen 48 uur nadat het vuurvliegjesgen via een retrovirus aan de muizen was toegediend, verschenen al de eerste groen oplichtende neuronen in de gyrus dentatus. Doordat de kleurstof zich door de hele cel verspreidt, konden de onderzoekers zien dat deze cellen op dat moment nog zeer onvolgroeid waren. Vier weken na de toediening van het vuurvliegjesgen vonden Van Praag en haar collega's echter gemerkte zenuwcellen die niet van andere neuronen van de hippocampus waren te onderscheiden. Ze hebben een volgroeid stelsel van uitlopers en bevatten bovendien allerlei eiwitten die alleen in volwassen zenuwcellen voorkomen.

Dat deze cellen niet alleen qua vorm, maar ook functioneel normaal zijn, bleek onder andere uit (elektronen)microscopische opnamen waarop te zien is dat andere neuronen via synapsen contact maken met de nieuwkomers. Met verfijnde elektrofysiologische technieken stelden de onderzoekers vast dat de nieuwe cellen dezelfde membraanpotentiaal, dezelfde drempelwaarden (de verandering in membraanpotentiaal die minimaal nodig is om een actiepotentiaal op te wekken) en dezelfde impulsfrequentie hebben als de andere neuronen in de hippocampus. Ook reageren de nieuwe cellen normaal op impulsen van buiten de hippocampus die de activiteit in dit deel van de hersenen beïnvloeden.

Tredmolen

Andere onderzoekers in La Jolla hadden al eerder een mogelijk antwoord gevonden op de vraag waar die nieuwe cellen toe kunnen dienen. Ze ontdekten namelijk dat er bij muizen meer nieuwe neuronen in de hippocampus ontstaan als ze met andere muizen een kooi delen, of kunnen rennen in een tredmolen (Nature Neuroscience, maart 1999). Door de aanwezigheid van soortgenoten en speeltoestellen krijgen hun hersenen een rijk scala van prikkels te verwerken - rijker dan wanneer ze alleen in een kale kooi zouden zitten. Duidelijke aanwijzingen voor een verband met het geheugen komen van dr. Fred Gage, hoofd van het laboratorium waar Van Praag werkt. Gage toonde aan dat muizen die een tijd lang op een tredmolen hadden mogen rennen, in een doolhof sneller de weg weten te vinden. Voor muizen is rennen in de tredmolen blijkbaar ook hersengymnastiek.

De nieuwe neuronen breiden dus de capaciteit van de hersenen uit. Het zou met het oog op de behandeling van allerlei neurologische aandoeningen interessant zijn als ze ook bijdroegen aan herstel van schade aan de hersenen. Tot voor kort waren daar geen aanwijzingen voor, maar de psychiater Ronald Duman van Yale University denkt die echter te hebben gevonden. Op de jaarlijkse bijeenkomst van de American Association for the Advancement of Science (AAAS), half februari in Boston, vertelde hij dat het aantal neuronen in de hippocampus afneemt als ratten onder stress leven. Deels is dat doordat er cellen verloren gaan, maar óók doordat de delingsactiviteit afneemt. Na toediening van bepaalde antidepressiva komt de aanmaak van nieuwe hippocampuscellen echter weer op gang. Dat gebeurt pas na twee tot vier weken. Die vertraging in de werking is opvallend, omdat psychiatrische patiënten die antidepressiva krijgen ook pas na enige weken merken dat er iets aan hun toestand verandert. De onderzoekers van Yale testten verschillende klassen antidepressiva met steeds nagenoeg hetzelfde resultaat. Volgens Duman kan deze link met de delingsactiviteit in de hippocampus wel eens tot een fundamenteel andere kijk op de behandeling van stemmingsstoornissen leiden.

Ook epilepsieonderzoekers van de New Yorkse Columbia University menen dat de nieuw gevormde neuronen kunnen dienen om schade te herstellen. Bij een onderzoek naar de rol van de hippocampus bij epilepsie riepen ze bij ratten kunstmatig een insult op. Enkele weken later ontdekten ze bij deze dieren `jonge' neuronen die eruit zagen alsof ze uit de gyrus dentatus kwamen, maar in een heel ander deel van de hippocampus lagen. In hun functioneren verschilden ze niet van de andere cellen op hun nieuwe locatie. Het lijkt dus mogelijk dat nieuwe cellen uit de gyrus dentatus elders in de hippocampus - en wie weet nog elders in de hersenen - verloren gegane cellen kunnen vervangen.

Of deze ontdekkingen van belang zullen zijn voor de behandeling van patiënten met deze en andere hersenziekten zal nog moeten blijken. Feit is dat veel onderzoek wordt gedaan naar de vervanging van verloren hersencellen met behulp van stamcellen of embryonale cellen. Het idee dat wellicht ook nieuwe neuronen uit de hippocampus hiervoor in te schakelen zijn, zal menig onderzoeker nieuwsgierig maken en aan het werk zetten.