Een vriendelijke reuzencel

Een zenuwcel die snel informatie in het brein overbrengt lijkt ons menselijk te maken: sociaal en empathisch. Toch is hij niet uniek voor mensen en mensapen. Walvissen en olifanten hebben hem ook. Niki Korteweg

Toen Kees 55 jaar was geworden, veranderde zijn omgang met andere mensen, heel geleidelijk. Het begon met kleine ongemakkelijkheden. Hij drong voor in winkels, zei ongepaste dingen tegen wildvreemden op straat, en foeterde tegen collega’s. Zijn gedrag werd steeds lomper en tactlozer. Hij likte in een restaurant zijn bord af na het eten. Als een olifant in een porseleinkast ging hij soms tekeer tegen zijn vrouw. Als zij dat dan aankaartte, zei hij dat hij niet begreep waar ze het over had, en las verder in zijn krant.

Kees lijdt aan frontotemporale dementie. Mensen met die vorm van dementie kunnen zich niet meer inleven in de emoties en gevoelens van anderen. Ze worden apathisch, onverschillig en respectloos zonder dat ze het zelf in de gaten hebben. Patiënten met frontotemporale dementie verliezen hun remmingen. Vaak steekt dwangmatig gedrag de kop op. Plannen en organiseren gaat moeizaam, en na verloop van tijd praten ze steeds minder, en gebruiken meer en meer standaard woorden. Vaak worden ze gulziger, of gaan ze overmatig snoepen.

Er is iets bijzonders aan de hand, schreef de Californische neuroloog William Seeley eind december vorig jaar in de Annals of Neurology. In het brein van mensen met frontotemporale dementie is een bijzonder type zenuwcel nauwelijks meer aanwezig. Het gaat om de spoelcel.

De spoelcel, ook wel Von Economozenuwcel genoemd, is in een aantal opzichten uitzonderlijk, vertelt hersenonderzoeker John Allman van het California Institute for Technology in Pasadena over de telefoon. Hij is specialist op het gebied van spoelzenuwcellen, en werkte ook mee aan het onderzoek van Seeley. “Hij is vier keer zo groot als een doorsnee zenuwcel en heeft extreem lange en dikke uitlopers. Hij heeft niet de gangbare stervorm, met uitlopers aan iedere punt van de ster, maar de vorm van een langgerekte spoel, met maar twee uitlopers.”

lange dikke cel

De reuzenzenuwcel leek tot voor kort uniek voor het brein van mensen en mensapen. En zelfs uniek voor twee kleine hersengebieden daarin. Dat bleek in 1999 uit een uitvoerige studie onder leiding van Patrick Hof van de Mount Sinai School of Medicine in New York, waar Allman ook bij betrokken was. Voor die studie waren de breinen van 28 apensoorten in plakjes onder de microscoop bekeken. De mens bleek de meeste spoelcellen te hebben, daarna volgden de bonobo, de chimpansee en de gorilla, en in het brein van de orang-oetan zaten er ook een paar. Andere apensoorten, lager op de evolutionaire ladder, hadden die lange dikke cel niet.

Maar eind november vorig jaar bleek dat ook grote walvissen die unieke zenuwcellen hebben. Hof trof bij de bultrugwalvis, de vinvis, de potvis, en de orka grote aantallen spoelcellen aan. Niet alleen in de twee bekende hersengebieden, maar ook nog in een derde regio. En eind februari van dit jaar kan Allman nog een nieuwtje vertellen, heet van de naald: “Ze zitten ook in het brein van de Afrikaanse olifant! In dezelfde drie gebieden als bij de walvissen. Dat hebben we juist de afgelopen weken ontdekt.”

Bij mensen en mensapen zitten de spoelzenuwcellen exclusief in twee hersengebieden die belangrijk zijn voor sociale emotie en empathie. Het eerste gebied is de anterior cingulate cortex (ACC), een hersendeel dat zich om de dwarsbalk tussen de twee hersenhelften krult. Het tweede is de frontoinsular cortex (FI), diep in het midden van elk van de hersenhelften. De gebieden zijn bij veel sociale en emotionele processen betrokken (zie kader). Ze zijn bijvoorbeeld actief wanneer iemand ziet dat een ander pijn heeft, of wanneer een moeder haar baby hoort huilen. Kort gezegd: bij het je inleven in de geest van een ander.

passende reactie

De gebieden lijken nodig om een emotionele ‘kleur’ te geven aan waarnemingen van veranderende situaties. Vooral wanneer die te maken hebben met andere mensen. Op grond van die informatie kan het brein dan snel voor een passende reactie zorgen.

Een passende sociale reactie, die zit er bij mensen met frontotemporale dementie niet in. En dat klopt met de bevindingen van Seeley en Allman. Al in een vroeg stadium van die ziekte is er een selectief verlies van de spoelzenuwcellen. Patiënten hadden driekwart minder van die cellen dan in leeftijd vergelijkbare mensen zonder een vorm van dementie. Bij mensen met een andere vorm van dementie, de ziekte van Alzheimer, waren de spoelzenuwcellen niet aangetast, vertelt Allman. Een studie uit 1995 rapporteerde dit wel, maar volgens Allman was de manier om cellen te tellen in die tijd nog niet goed gestandaardiseerd. “Wij zien bij Alzheimer een algemeen verlies van allerlei zenuwcellen. Bij frontotemporale dementie is er alleen een verlies van de spoelcellen. De rest van de zenuwcelpopulatie is normaal.”

“Of het verlies van sociaal gedrag bij patiënten specifiek door het verlies van deze spoelzenuwcellen komt, is niet te zeggen”, meent neuroloog John van Swieten van het Erasmus Medisch Centrum in Rotterdam. Hij is de frontotemporale dementie-specialist van Nederland. “De frontale kwab is het belangrijkst voor het sociale gedrag”, beaamt hij. “Patiënten met frontotemporale dementie die vooral zenuwverlies in de slaapkwab hebben, zijn minder asociaal.” Van Swieten vindt de bevinding interessant. “Wij gaan zeker naar het verlies van spoelzenuwcellen kijken in de breinen van overleden patiënten, en het proberen te correleren met de ernst van het antisociale gedrag tijdens het leven.”

Wat die spoelcellen nu precies doen is nog niet duidelijk. Er zijn ook maar relatief weinig spoelcellen in grote breinen te vinden. In het menselijke brein met zijn honderden miljarden zenuwcellen, zitten er op zijn hoogst 100.000. Maar het bijzondere uiterlijk van de reuzencellen kan wel een aanwijzing geven, net als de plaats waar ze zich bevinden in het brein, en het inzicht in de chemische signalen die ze kunnen ontvangen.

Allman: “De cellen zijn gemaakt voor snelheid. Ze hebben een enkele ellenlange uitloper die grote afstanden overbrugt. Alles wijst er op dat het een zenuw is die heel snel informatie doorvoert.” De cellen zitten in een laag cellen in de hersenschors, laag 5, die alle informatie uit een hersenregio integreert en doorgeeft aan andere hersengebieden.

Op de spoelcellen zitten antennes voor drie boodschappermoleculen, vasopressine, dopamine, en serotonine. Die zijn bekend om hun rol in sociale banden smeden, gevoelens van liefde, en het vooruitzicht op beloning of straf. Allmans volgende stap is een ‘genetische vingerafdruk’ maken, een lijst van alle genen die actief zijn in de spoelcellen.

Gebaseerd op wat hij nu weet, denkt Allman dat spoelcellen betrokken zijn bij de razendsnelle, intuïtieve verwerking van sociale signalen en emoties. Bijvoorbeeld het soort ‘gedachtelezen’ dat mensen onbewust doen terwijl ze in gesprek zijn. Hoe komt het over wat ik zeg, moet ik wat vriendelijker praten, snapt hij dat ik nu een grap maak?

“Het zou kunnen dat spoelcellen cruciaal zijn voor snelle intuïtieve sociale reacties, maar het idee is nog erg speculatief”, benadrukt neuropsycholoog Chris Frith van de University College in Londen, beroemd om zijn kennis over de neurale basis van sociale interactie. “Er is geen direct bewijs voor. De cellen werken in elk geval niet op zichzelf. Ze moeten onderdeel zijn van een netwerk dat ook andere zenuwcellen en hersendelen omvat.”

Allman vermoedt dat slecht werkende spoelcellen, als onderdeel van een netwerk, met meer neuropsychiatrische aandoeningen samenhangen, zoals schizofrenie, depressie en anorexia. “De spoelzenuwcel is een, in evolutionair opzicht, jonge cel, die vatbaar is voor aantasting”, aldus Allman.

De spoelzenuwcellen zijn in elk geval ook aangedaan bij een andere groep patiënten die sociaal onhandig zijn: autisten. Mensen met autisme lijken de ongeschreven wetten van sociale betrekkingen niet te begrijpen. “Tussen de kinderen speelde zich iets af, iets snels, subtiels, voortdurend wisselends – een uitwisseling van bedoelingen, een onderhandeling, een snelheid van begrip die zo opmerkelijk waren, dat ze zich wel eens afvroeg of ze allemaal telepathisch waren”, schrijft neuroloog Oliver Sacks in zijn boek “Een antropoloog op Mars”. De passage gaat over de jeugdervaringen van de hoogbegaafde autist Temple Grandin en beschrijft hoe Grandin de sociale interactie tussen haar leeftijdgenoten ervaart.

tussenstation

Grandin schreef inzichtelijke boeken over de gevoelswereld van iemand met autisme. Hoe autisten denken lijkt nog het meest op hoe dieren denken, volgens Grandin. Dieren hebben geen verborgen agenda, geen ambivalente gevoelens. Zij ziet autisme als een tussenstation tussen dieren en mensen.

Op spoelcelgebied lijkt autisme ook op iets tussen – spoelcelloze – dieren en mensen in. “Bij autisten zijn de spoelzenuwcellen niet weg, maar hun uitlopers zijn anders van vorm, en de cellen zijn op een andere manier georganiseerd”, legt Allman uit. Spoelzenuwcellen zijn na de geboorte nog schaars in het brein. Pas rond het vierde levensjaar komen de aantallen van die reuzenzenuwcellen in de buurt van de aantallen die bij volwassenen geteld zijn. “Het lijkt alsof ze op weg naar hun definitieve plek in het brein ergens tegengehouden werden.”

De spoelcel is betrokken bij typisch menselijke eigenschappen, is het idee. Maar hoe zit het dan met die twee kolossale diersoorten die ook spoelcellen hebben, grote walvissen en olifanten? Verandert die uitbreiding van het rijtje diersoorten met spoelzenuwcellen in hun brein de hypothese die Allman erover heeft? Niet echt, zegt hij. “Ik denk dat spoelzenuwcellen een specialisatie zijn in grote breinen. Ze komen voor bij dieren die drie dingen gemeen hebben: een erg groot brein, een lange levensduur, en een leven in ingewikkelde sociale verbanden.”

Olifanten leven inderdaad in hechte sociale groepen van vrouwelijke familieleden. Ze hebben over lange afstanden contact met elkaar via infrageluid, heel lage tonen die wij niet kunnen horen. Volgens biologe Joyce Poole, die al dertig jaar het gedrag en de communicatie bestudeert tussen olifanten in Amboseli National Park in Kenia, gebruiken olifanten in de dagelijkse omgang met elkaar meer dan 70 soorten geluiden, en 160 uitdrukkingen en gebaren. Ook walvissen leven vaak in groepen, vooral tandwalvissen als de potvis en de orka. Ze communiceren met elkaar door liederen en met infrageluid, ze werken samen bij het jagen, en geven kennis door aan hun kinderen.

orang oetan

Er zijn natuurlijk veel meer dieren die in een ingewikkelde sociale groep leven, maar die hebben geen groot brein. Het is juist die combinatie die spoelzenuwcellen heeft doen ontstaan in de evolutie, volgens Allman. “Alle dieren met erg grote breinen zijn sociaal”, zegt hij. “Met uitzondering van de orang-oetan, die leeft tamelijk op zichzelf. Maar die heeft ook weinig spoelcellen in het eerste spoelcelrijke gebied, de anterior cingulate cortex, en het andere gebied, de frontoinsular cortex, bestaat niet eens in zijn brein.”

Als spoelcellen inderdaad uniek zijn voor sociale dieren met grote hersens, zoals olifanten, zijn er dan ook olifanten met autisme, of frontotemporale dementie? Dat is moeilijk te zeggen, volgens Ton Dorresteijn. Hij is directeur van Diergaarde Blijdorp Rotterdam, bioloog, en coördinator van het fokprogramma van Aziatische olifanten in Europa. Maar gedragsafwijkingen komen zeker voor. “Ik weet een rapport van een kalf dat in een dierentuin geboren werd, dat zeer onaangepast gedrag vertoonde. De groep wist zich er geen raad mee. Het kalf werd na twee dagen uit de groep gestoten.”

“Dementie wordt incidenteel wel gerapporteerd over oudere olifanten”, vertelt Dorresteijn, “hoewel je natuurlijk nooit precies weet wat een olifant mankeert. Oudere olifanten kunnen wel duidelijk apathisch en dociel gedrag gaan vertonen, en initiatiefloos achter de groep aansukkelen.”

doodgeboren

Sociale emoties komen zeker voor bij olifanten. Dorresteijn: “Er was hier een kalf dood geboren, en de moeder en de rest van de groep waren zo verdrietig... ik ben niet teerhartig, maar ik kreeg echt een brok in mijn keel.” Zulk diepgaand olifantenverdriet kan ook leiden tot een depressie. “Toen een kalf een jaar na de geboorte overleed, was zijn moeder een jaar lang depressief en agressief. De rest van de groep probeerde haar tevergeefs op allerlei manieren op te kalefateren. Pas toen ze opnieuw zwanger was, werd haar gedrag weer normaal”, aldus Dorresteijn.

Kunnen we walvissen, mensapen, en olifanten nu beschouwen als menselijker dan gedacht? Dorresteijn: “De vorm van leervermogen en intelligentie die mensapen, walvissen en olifanten hebben, lijkt op wat wij, mensen, bij onszelf ervaren. Ze zijn hoger ontwikkeld dan de eerste de beste sporenkievit. Ze stijgen er bovenuit in manier van doen. Mensen hebben dan snel de neiging om daaruit te concluderen dat ze net als wij zijn. Maar ik zou ze niet weg willen zetten als een bijzondere groep.” Een kleine verandering in ons denken lijkt alvast wel op zijn plaats: de lompe tactloosheid van de spreekwoordelijke olifant in de porseleinkast zullen we moeten herzien.