Leren brengt tijdelijke wijzigingen aan in het DNA

Leren brengt tijdelijke veranderingen teweeg in de hersenen – niet alleen in de zenuwverbindingen, maar ook in het DNA. Dat blijkt uit nieuw onderzoek bij muizen (Nature Neuroscience, 28 augustus online).Dit is in tegenspraak met wat tot nu toe werd aangenomen: dat het DNA in elke cel statisch is.

In een lichaam zijn alle cellen genetisch identiek, of het nu gaat om een spiercel, een huidcel of een zenuwcel. Die genetische code staat vast en verandert niet gedurende het leven. Wat wel kan veranderen, is het expressiepatroon: welke genen wel en niet actief zijn. Die expressie staat onder invloed van eenvoudige chemische verbindingen – methylgroepen – die aan het DNA gekoppeld kunnen worden. Genen die gemethyleerd zijn, worden niet afgelezen. In een spiercel staan andere genen aan- en uitgeschakeld dan in een zenuwcel.

Wetenschappers dachten tot nu toe dat het methyleringspatroon van individuele cellen vaststaat: dat het tijdens het leven van een cel niet kan veranderen. Nieuwe methyleringspatronen zouden alleen optreden na celdeling. Maar onderzoekers van Johns Hopkins University (Maryland, VS) ontdekten dat de methylering van individuele zenuwcellen in muizenhersenen veranderde als de muizen iets nieuws leerden. Sommige genen kregen nieuwe methylgroepen, andere raakten ze juist kwijt. De veranderingen bleven tot 24 uur aanwezig.

De genen waarin de veranderingen optraden, zorgen bijvoorbeeld voor synapsgroei, signaaloverdracht en differentiatie van neuronen. Maar wat precies de functie van de veranderingen is, blijft onduidelijk. De onderzoekers suggereren dat methylering wellicht een rol speelt bij zaken als leren, geheugen, dagnachtritme, verslaving en psychische stoornissen – hoewel de veranderingen blijkbaar niet langer dan 24 uur standhouden. Wellicht, speculeren ze, zetten de tijdelijke veranderingen andere processen in de hersenen in gang, die uiteindelijk leiden tot permanente veranderingen. Ze noemen dit een relatief simpel reguleringsmechanisme en hopen dat deze kennis uiteindelijk leidt tot medicijnen die op de methylering aangrijpen.

Nienke Beintema