Studie bij muizen toont aan dat slaapgebrek het brein
belemmert bij het aanmaken van nieuwe herinneringen
Chemische herkalibrering van hersencellen tijdens de slaap is
cruciaal voor het leerproces, en slaappillen kunnen dit proces
saboteren
JOHNS HOPKINS MEDICINE
Door het bestuderen van muizen hebben wetenschappers van Johns
Hopkins het bewijs versterkt dat het voornaamste doel van slaap is
om die hersencellen te "her-kalibreren" die verantwoordelijk zijn
voor leren en geheugen, zodat de diertjes de geleerde lessen kunnen
"vormen" en gebruiken als ze wakker zijn - in het geval van 's
nachts actieve muizen, de volgende avond.
De onderzoekers, allen van de Johns Hopkins University School of
Medicine, rapporteren tevens dat ze verschillende belangrijke
moleculen hebben ontdekt die het herkalibreringsproces besturen,
alsook het bewijs dat slaapgebrek, slaapstoornissen en slaappillen
dit proces kunnen verstoren.
"Met onze ontdekkingen promoten we sterk het idee dat het
muizen-, en waarschijnlijk het mensenbrein, maar een bepaalde
hoeveelheid informatie kan opslaan voordat het moet herkalibreren,"
zegt Graham Diering, PhD, postdoctoraal onderzoeksassistent die de
studie leidde. "Zonder slaap en de herkalibrering die tijdens het
slapen doorgaat, lopen herinneringen het gevaar kwijt te raken."
Een samenvatting van hun studie verschijnt 3 februari online in
de uitgave van Science.
Diering legt uit dat het huidige wetenschappelijk begrip over het
leerproces ervan uitgaat dat informatie wordt "opgeslagen" in
synapses, de verbindingen omgeven door neuronen, waarmee zij
communiceren.
Aan de "verzendende kant" van een synapse worden
signaleringsmolecules genaamd neurotransmitters losgelaten door een
hersencel als deze "ontvlamt"; aan de "ontvangende kant" worden deze
molecules opgevangen door receptor proteïnen, die het "bericht"
doorgeven. Als een cel genoeg input ontvangt via zijn synapses,
vuurt het zijn eigen neurotransmitters af.
Meer specifiek: experimenten met dieren hebben aangetoond dat de
synapses op de ontvangende neuron met elkaar verbonden kunnen worden
door toevoeging of verwijdering van receptor proteïnen, waardoor ze
versterkt of verzwakt worden en de ontvangende neuron gelegenheid
geeft om meer of minder input te ontvangen van dichtbij signalerende
neuronen.
Wetenschappers geloven dat herinneringen worden gecodeerd door
deze synaptische veranderingen. Maar er zit een hapering in deze
denkwijze, zegt Diering, omdat als muizen en andere zoogdieren
wakker zijn de synapses in hun hersenen versterkt lijken te worden
en niet verzwakt, daarmee het systeem naar zijn maximale capaciteit
sturend. Als neuronen hun maximale capaciteit overschrijden en
constant worden afgevuurd, verliezen ze hun capaciteit om informatie
te verwerken, waardoor leren en geheugen gehinderd worden.
Een mogelijke reden dat neuronen normaliter niet
over-maximaliseren is een proces dat uitgebreid bestudeerd is bij in
laboratoria gekweekte neuronen, maar niet bij levende dieren,
slapend of wakker. Bekend als homeostatische afbouw, it dit een
process dat alle synapses in een neuraal netwerk met een klein
percentage verzwakt, de relatieve kracht intact latend zodat de
vorming van leren en geheugen door kan gaan.
Om erachter te komen of het proces zich voordoet bij slapende
zoogdieren, focuste Diering op gebieden in het muizenbrein waar zich
het leren en het geheugen bevinden: de hippocampus en de cortex. Hij
purificeerde proteïnen van de ontvangende synapses bij slapende en
wakende muizen, op zoek naar dezelfde veranderingen die plaatsvonden
bij in laboratoria gekweekte cellen tijdens de afbouw.
De resultaten lieten een verlaging van 20 procent zien in de
receptor proteïne niveaus bij slapende muizen, dat een algehele
verzwakking van hun synapses betekende, vergeleken met muizen die
wakker waren.
"Dat was het eerste bewijs van homeostatische afbouw bij levende
dieren," zegt Richard Huganir, PhD, professor in de
neurowetenschappen, direteur van het Department of Neuroscience en
hoofdauteur van de studie. "Het suggereert dat synapses door het
hele muizenbrein heen elke 12 uur of zo worden geherstructureerd,
wat zeer opmerkelijk is."
Vertaling: Ellen Lam
Nuttige links
-
Bezoek
ook
eens de Leefbewust natuurwebwinkel
-
Ontdek onze
honderden
thema pagina's
-
Overzicht lezingen en
lesdagen - Edusana.nl
- Overzicht
evenementen, beurzen en uitjes in Nederland
-
Leden : download
nu
alle thema dossiers