Zien met je tanden

De naakte molrat is zo goed als blind en doet bijna alles op de tast. Via zijn tanden. De verwerking van de tastinformatie neemt extreem veel hersenruimte in beslag.

De naakte molrat (Heterocephalus glaber) was al een excentriekeling in het dierenrijk, met zijn kale zoogdierenlijf en zijn gewoonte om net als bijen in een sociale kastengemeenschap te leven met een koningin die de voortplanting van de hele kolonie voor haar rekening neemt. Maar nu blijkt het ondergronds levende, Oost-Afrikaanse graafdiertje nog een bijzonderheid te bezitten die voor zoogdieren uniek is. Bijna eenderde van zijn primaire sensorische hersenschors, het deel waar de tastzin zetelt, is gewijd aan de vier grote snijtanden in boven- en onderkaak die altijd uit zijn bek steken. Uit deze ontdekking van neurobiologen Kenneth Catania en Michael Remple van de Vanderbilt University in Nashville blijkt hoezeer het dier fysiologisch is aangepast aan zijn ondergrondse bestaan, (Proceedings of the National Academy of Sciences, 16 april).

Catania en Remple brachten vier naakte molratten onder narcose en legden de oppervlakte van één hersenhelft bloot. In de hersenschors brachten zij op meer dan 1100 plaatsen wolfraam microelektroden aan om er nauwkeurig de elektrische activiteit te meten. Vervolgens stimuleerden de onderzoekers de huid over het hele rattenlichaam met dunne staafjes en fijne penseeltjes. Ook gebruikten ze een zogeheten Von Frey-haar, een instrument dat neurologen gebruiken om de aanrakingsgevoeligheid te onderzoeken.

Door in de hersenschors de elektrische reactie van de aanrakingen te meten konden Catania en Remple een complete `tastkaart' van het dier uittekenen. Dit kan omdat ieder gebiedje in de sensorische hersenschors keurig correspondeert met een specifieke plaats op het lichaam. Door de kruising van de zenuwbanen ligt op iedere hersenhelft een `kaart' van de tegenovergestelde lichaamshelft. Dergelijke sensorische kaarten zijn eerder gemaakt voor vele andere dieren, waaronder de mens, en geven goed weer welke lichaamsdelen erg gevoelig zijn. Bij de mens zijn dat bijvoorbeeld de lippen.

De sensorische kaart van molratten ziet er totaal anders uit dan die van andere zoogdieren. Het aandeel van de sensorische hersenschors in de neocortex van de molrat (31%) is veel groter dan bij de nauw verwante laboratoriumrat (21%). Het achterste gedeelte van de hersenschors, dat normaal is gewijd aan de verwerking van visuele informatie, blijkt bij de molrat grotendeels gereserveerd voor de tastzin. Bijna eenderde van dit gebied van de sensorische hersenschors correspondeert met de snijtanden.

cartoonesk

De extreme gevoeligheid van de tanden wordt goed duidelijk in een tekening waarbij de gevoeligste lichaamsonderdelen het grootst worden weergegeven. Deze cartooneske `mole-ratunculus', zoals de onderzoekers hem naar analogie van menselijke variant homunculus noemden, ziet er uit als een wreed monster met vervaarlijke slagtanden.

Ken Catania onderzocht eerder de gevoelige neus van de sterneusmol, eveneens een sterk gespecialiseerd onderaards levend zoogdier. Volgens Catania hebben de ondergrondse zoogdieren zeer gevoelige tastorganen ontwikkeld ten koste van het gezichtvermogen en in mindere mate het gehoor. Door het gebrek aan licht en het gedempte geluid in de onderaardse gangen zijn deze zintuigen minder van belang. Voor zijn oriëntatie en sociale interactie moet de molrat vrijwel geheel vertrouwen op zijn tast- en reukzin, die dan ook superieur zijn ontwikkeld.

De naakte molrat is niet geheel kaal, maar heeft over zijn hele lijf enkele tientallen wijd uitstaande tastharen. Volgens de onderzoekers maken die het voor het dier mogelijk zich in zijn donkere ondergrondse omgeving uitstekend te oriënteren en om zich probleemloos razendsnel achterwaarts door de gangen te verplaatsen.

Catania en Remple ontdekten tijdens hun onderzoek nòg een bijzonder kenmerk van de voortanden van de molrat toen zij video-opnamen in slow motion afspeelden waarop te zien was hoe de diertjes kleine houten stokjes verplaatsten en zich een weg knaagden door een versperring in een plexiglazen buizensysteem. Het bleek dat de dieren de twee snijtanden in het ondergebit onafhankelijk van elkaar kunnen bewegen. De biologen denken dat de ratten met deze anatomische aanpassing een grotere flexibiliteit hebben om tal van verschillende taken uit te voeren, variërend van het graven van tunnels, het verplaatsen van de jongen tot aan het verknagen van voedsel.

De onderzoekers gaan de rol van de voortanden in het gedrag van de molrat nu verder onderzoeken. Zij vermoeden dat talrijke mechanoreceptoren aan de wortels van de knaagtanden verantwoordelijk zijn voor de grote gevoeligheid ervan. Het onderzoek aan de naakte molrat zou ook nieuw licht kunnen werpen op de oude vraag in hoeverre de sensorische kaart in de hersenen is aangeboren. Uit hersenonderzoek aan bijvoorbeeld mensen die gedurende hun leven een zintuig verliezen, is in ieder geval duidelijk dat de kaart erg flexibel is. Zo kan de representatie van de oren of de tastzin groeien als iemand blind wordt.