Hoe bewegingen inslijten in de hersenen

foto: Pixabay

Fietsen verleer je nooit – maar onthoud je de techniek? Hersencellen die helpen bij de uitvoering van bewegingen blijken een heel eigen manier te hebben om te leren. Dat is niet al te lang geleden ontdekt, en onderzoeker Armagan Kocer gaat in detail uitzoeken hoe de communicatie tussen hersencellen verandert tijdens het leerproces. Dat kan nieuw inzichten opleveren in bewegingsziekten, maar ook Alzheimer.

“Je hebt twee soorten geheugen”, begint Kocer. “Met het ene leer je bijvoorbeeld wat de route is van je huis naar het UMCG, dit is het declaratieve geheugen. Maar je hebt ook het procedureel geheugen, waarmee je hebt leren fietsen.” Allebei zorgen ze ervoor dat bepaalde zaken ‘inslijten’ in hersencellen.

Konijnenpaadjes in de hersenen

Dat inslijten gebeurt doordat sommige verbindingen tussen hersencellen versterkt worden. Je kunt het zien als de smalle konijnenpaadjes die dieren maken in de natuur. Lopen over zo’n paadje is eenvoudiger dan lopen door struiken of hoog gras. In de hersenen ontstaan tijdens het leren ‘paadjes’ waar de signalen tussen de hersencellen sterker zijn. Op die manier slaan we informatie op, een proces dat ‘lange termijn potentiëring’ heet.

Bij het doorgeven van de signalen zijn verschillende processen betrokken. De hersencellen zijn niet direct aan elkaar gekoppeld, ze communiceren over smalle spleetjes die ‘synapsen’ heten. Als een hersencel een signaalstof afscheidt in de spleet prikkelt die de volgende cel. De signaalstof zorgt er namelijk voor dat bepaalde kanaaltjes in de celwand aan de andere kant van de spleet open gaan.

Hersencellen GIF1.gif 

“Tijdens het leren met het declaratieve geheugen ontstaan er meer verbindingen tussen hersencellen en er komen in de synaptische spleet ook meer kanaaltjes. Op die manier wordt het signaal tussen de cellen steeds sterker”, legt Kocer uit.

Een recente ontdekking van twee hoogleraren, van het Erasmus MC en het Nederlands Herseninstituut van de KNAW, is dat het procedurele geheugen – waarmee je bewegingen leert – anders werkt. “Hier blijven de aantallen verbindingen en kanaaltjes gelijk, terwijl het signaal toch sterker wordt.”

Hersencellen GIF2.gif

Er is inmiddels in grote lijnen bekend hoe dat kan. De kanaaltjes in de hersencellen die zorgen voor procedureel leren blijken cruciaal. Ze zitten bij elkaar in groepen van vier eiwitten, twee met de naam GluA2 en twee die GluA3 heten. Elk eiwit werkt als een kanaaltje.

Wanneer de hersencellen de neurotransmitter glutamaat afgeven, gaan in eerste instantie alleen de GluA2 kanalen open. Maar tijdens het leren verandert er iets in de GluA3 kanaaltjes waardoor die ook open gaan: het signaal is dan twee keer zo sterk.

Hersencellen GIF3.gif 

“Wat ik wil uitzoeken is hoe dit gebeurt”, vertelt Kocer. Ze denkt dat er in het GluA3 een soort schakelaar zit: “Er zit een lusje aan dit eiwit dat ik herkende als een structuur die daarvoor kan dienen, dus ga ik experimenten uitvoeren om te zien of dat klopt.”

Mogelijk spelen er ook andere factoren mee in de hersencel die het signaal ontvangt. “We hebben een aardig idee van de spelers, maar weten niet wat ze precies doen.”

Mogelijke toepassingen

In december 2018 ontving Kocer een onderzoeksubsidie van € 307.038,-  in de Open Competitie van het domein Exacte en Natuurwetenschappen van onderzoekfinancier NWO. Hiermee kan zij het onderzoek van een promovendus vier jaar financieren.

Als duidelijk is hoe leren zorgt voor het openen van de GluA3 kanaaltjes zou dat kunnen helpen bij onderzoek naar bewegingsziekten. “Maar GluA3 lijkt ook niet goed te werken bij mensen met de ziekte van Alzheimer, en bepaalde patiënten met slaapproblemen.”

Een hele andere toepassing ligt in de sport: een middel dat de GluA3 kanaaltjes opent zou het leren van complexe bewegingen kunnen versnellen. “Daar zouden atleten wel eens voordeel bij kunnen hebben.”

Pagina delen Sluiten
 (optioneel)
Wat betekent dit?

Dit is een controle om vast te stellen dat u een menselijke bezoeker van deze pagina bent en geen zoekrobot.