Zelfs volwassen hersenen maken nog steeds nieuwe hersencellen aan. Ligt daar de sleutel voor een zelfreparerend brein?
Dit artikel is gepubliceerd in De Standaard, 7 maart 2007
Een groep onderzoekers uit Nieuw-Zeeland en Zweden heeft ontdekt dat een deel van het reuksysteem in de menselijke hersenen voortdurend nieuwe hersencellen aanmaakt.
Het was al bekend dat hetzelfde hersengebied bij ratten en muizen nieuwe cellen aanmaakt. Maar omdat geur voor mensen veel minder belangrijk is dan voor muizen en ratten, dachten hersenonderzoekers dat dit proces bij mensen niet of veel minder zou optreden. In een artikel in Science (16 februari 2007) laten de Nieuw-Zeelanders en Zweden echter zien dat ook bij mensen het geursysteem voortdurend nieuwe hersencellen aanmaakt.
Volwassen hersenen die nieuwe cellen produceren? Hersencellen sterven toch alleen maar af?
Decennialang was inderdaad het dogma dat het volwassen brein geen nieuwe hersencellen meer aanmaakt, en dat er met het ouder worden alleen maar meer cellen het loodje leggen. Bovendien weten we dat als de hersenen ergens serieus kapot zijn, ze daar ook kapot blijven. Hiermee zijn de hersenen een vreemde eend in de bijt van het menselijk lichaam. Immers, de meeste weefsels blijven in staat om tijdens het leven zichzelf te repareren en nieuwe cellen aan te maken. Een snee in je vinger groeit binnen een paar dagen dicht. Een gebroken been kan binnen enkele maanden weer helen. Het zijn stamcellen die verantwoordelijk zijn voor dit herstel.
In 1998 werd voor het eerst aangetoond dat de menselijke hersenen van nature wel degelijk nieuwe neuronen kunnen aanmaken. Destijds werd het effect alleen gevonden in een deel van het geheugensysteem (de hippocampus). Dit was een van de grote ontdekkingen in de neurowetenschappen van het afgelopen decennium. De publicatie uit februari van dit jaar beschrijft nu dus een tweede gebied in de menselijke hersenen waar een natuurlijke aanmaak van hersencellen plaatsvindt (neurogenese).
Overigens kunnen de hersenen bij hagedissen en andere lagere diersoorten zichzelf wel in hoge mate repareren wanneer ze beschadigd raken. Maar bij zoogdieren is dit vermogen kennelijk verloren gegaan.
Medicijnen
Helaas is het aantal nieuwe gevormde hersencellen klein vergeleken met het totale aantal van honderd miljard in het menselijke brein. “De muizenhippocampus heeft zo’n driehonderdduizend cellen. Per dag komen er in dat gebied ongeveer 75 nieuwe, goed functionerende hersencellen bij”, vertelt psychobiologe Henriëtte van Praag van het Salk Institute (San Diego, VS). In dat instituut werd in 1998 neurogenese in de menselijke hersenen ontdekt, in samenwerking met een Zweedse onderzoeksgroep. “We vinden die neurogenese zowel bij jonge als bij oude dieren. Alleen neemt met het ouder worden wel de snelheid van de neurogenese af.”
Door de ontdekking in 1998 groeide de hoop op een verbeterde behandeling van patiënten met aandoeningen aan het centrale zenuwstelsel. Koortsachtig wordt gezocht naar mogelijkheden om via medicijnen bestaande neurale stamcellen op gewenste plekken in het brein te brengen en daar aan te zetten tot het maken van nieuwe neuronen. Zo zou het brein zichzelf kunnen repareren.
Van Praag: “In de afgelopen tien jaar hebben we gezien dat we de aanmaak van nieuwe hersencellen kunnen beïnvloeden. In positieve zin door bepaalde medicijnen en hormonen.” Zo is bekend dat antidepressiva zoals prozac, maar ook een middel als viagra, de aanmaak van nieuwe hersencellen in een deel van het geheugensysteem versterken. Allerlei medicijnen worden nu op hun effect onderzocht. “Maar”, zegt Van Praag, “we kunnen de neurogenese ook versterken door beweging en door een verrijkte omgeving” (zie kader). Stress blijkt juist een negatieve invloed op neurogenese te hebben.
“Ik denk dat we bij aandoeningen die met het geheugen te maken de meeste kans hebben versterkte neurogenese als therapie te gebruiken. Dan denk ik vooral aan dementie, maar ook aan de gevolgen van gewone veroudering voor de hersenen.”
Hersenschade herstellen
Aan de KU Leuven doen viroloog Zeger Debyser en neurobiologe Veerle Baekelandt onderzoek naar neurogenese. Baekelandt: “Bij muizen helpt neurogenese de schade na een beroerte of ander hersenletsel te herstellen. De nieuwe cellen krijgen een signaal en gaan naar de plek van de schade. Op korte termijn is er duidelijk een positief effect, maar nog onbekend is wat het langetermijneffect is.”
Toch is het niet alleen maar goud dat er blinkt. In januari 2007 stond er een overzichtsartikel in Science dat beweert dat meer neurogenese niet altijd beter is. Nieuwe neuronen dragen soms alleen maar bij op de korte termijn, maar nauwelijks op de lange termijn. Daarnaast blijkt uit recente studies dat nieuwe neuronen naar de verkeerde plekken kunnen migreren, verkeerde verbindingen kunnen vormen, en soms geen enkele verbindingen, maar dan specifiek bij epilepsie en bij onvoldoende doorbloeding van de hersenen.
Ook Debyser wijst erop dat neurogenese meestal goed lijkt te zijn, maar dat het proces soms ook verkeerd lijkt uit te pakken: “Er zijn aanwijzingen dat verkeerde neurogenese een oorzaak van epilepsie zou kunnen zijn. Of dat neurogenese epilepsie kan versterken.” De Leuvense groep werkt nu aan een techniek om het migreren van nieuwe cellen in de loop van de tijd in beeld te brengen. Ze gebruiken de regeneratie van het reuksysteem in de muis als model. Debyser: “Vroeger moesten we een muis doodmaken om de nieuw gevormde hersencellen te onderzoeken. Nu kunnen we als het ware in het muizenbrein kijken zonder het dier dood te maken. Als deze techniek lukt, dan kunnen we makkelijker testen welke medicijnen een positief effect hebben op de neurogenese.”
Volgens Baekelandt laat het artikel vooral zien dat we de voor- en nadelen van met medicijnen versterkte neurogenese beter op een rij krijgen. Van Praag gaat nog een stap verder: “Ik zou het artikel met een korreltje zout nemen. Het gaat vooral over neurogenese na een herseninfarct of bij epilepsie. Een andere recente studie uit Neuron laat zien dat ook de nieuwe neuronen die met epilepsie gevormd worden een positief effect op de ziekte kunnen hebben. Verder is wel degelijk aangetoond dat nieuwe neuronen zeker een jaar of langer leven.”
Kan neurogenese in de toekomst echt therapeutisch bij mensen worden gebruikt? “Daarover valt nog weinig te zeggen”, aldus van Praag. “We moeten eerst nog ontrafelen waarom de hersenen van nature nieuwe cellen aanmaken. Daaruit zullen we veel leren over het zelfreparerend vermogen van de hersenen en in welke mate we dat kunnen sturen.”
[kader 1:]
Veel bewegen – meer nieuwe hersencellen
Kun je zelf iets doen zodat je hersenen meer nieuwe hersencellen aanmaken, en heb je daar iets aan?
In een studie uit 1999 liet Henriëtte van Praag zien dat muizen die in een looprad kunnen rondrennen, ongeveer tweemaal zoveel nieuwe hersencellen aanmaken als muizen die geen toegang hebben tot zo’n rad. En van de nieuw aangemaakte cellen zijn er bovendien meer (zo’n tachtig procent – tegenover vijftig procent als er geen rad is) die het ook echt schoppen tot volwaardig functionerende cellen. Het rennen heeft dus twee positieve effecten tegelijk.
Maar in hoeverre mag je deze resultaten doortrekken naar mensen? Wellicht wel. Het is bekend dat regelmatig hardlopen helpt tegen depressies en een mogelijke verklaring daarvoor is de versterkte neurogenese in het geheugensysteem. Een deel hiervan heeft namelijk ook te maken met onze gemoedstoestand.
“We hebben ook gekeken naar het effect van meer speeltjes op de neurogenese bij muizen”, vertelt van Praag. “Ook zo’n verrijkte omgeving zorgt voor meer neurogenese, maar toch minder dan het effect van alleen het rennen. Bij mensen is het lastig om kwantitatief te onderzoeken hoe verrijkt een omgeving moet zijn. Hoe vaak moet je daarvoor naar de bioscoop? Hoe vaak moet je daarvoor een boek lezen of naar muziek luisteren? Rennen kun je juist wel makkelijk kwantificeren. In ieder geval hebben meer en meer studies in de afgelopen jaren aangetoond dat een verrijkte leefomgeving bij muizen een positief effect heeft.”
“Ik geloof wel in het positieve effect van een verrijkte omgeving bij mensen”, zegt Veerle Baekelandt van de KU Leuven. “We wisten vroeger ook al dat fysieke en mentale uitdagingen goed zijn voor de hersenen, maar we begrepen niet goed waarom. De experimenten met neurogenese laten in ieder geval duidelijk zien dat het niet om een placebo-effect gaat.”
[kader 2:]
Nieuwe hersencellen als tijdetiketten?
De menselijke hersenen maken in twee gebieden voortdurend nieuwe cellen aan: in een deel van het geheugensysteem (de hippocampus) en in een deel van het reuksysteem. Toch weten we dat het zelfreparerend vermogen van de hersenen zeer beperkt is. Wat doen de hersenen dan met die nieuwe cellen? Al sinds de ontdekking in 1998 wordt naar een antwoord gezocht, maar het is er nog niet. Ideeën zijn er wel. Henriëtte van Praag (Salk Institute, San Diego, VS): “Een interessant nieuw idee is dat neurogenese in het geheugensysteem een gebeurtenis en het tijdstip van die gebeurtenis als het ware aan elkaar knoopt. Stel je bent in San Francisco geweest. Ergens in je geheugen is die gebeurtenis opgeslagen. Maar wanneer was dat dan? Het vermoeden is dat de hersencellen die gemaakt zijn in de periode van de gebeurtenis tegelijkertijd zorgen voor het aan elkaar knopen van gebeurtenis en tijdstip: Je bent in San Francisco geweest, en dat was drie maanden geleden.” Het idee komt niet zomaar uit de lucht vallen. Computersimulaties van het geheugensysteem hebben laten zien dat dit een mogelijke verklaring is.
