Hoe omgevingsfactoren voor een jong brein kunnen zorgen

Een stimulerende omgeving houdt de ‘hippocampus’ – het geheugencontrolecentrum van de hersenen – bij wijze van spreken jong. Oorzaken hiervan zijn moleculaire mechanismen die de genregulatie beïnvloeden. Deze huidige bevindingen uit studies bij muizen geven aanwijzingen waarom een ​​actief, gevarieerd leven kan helpen om de mentale fitheid op oudere leeftijd te behouden. Onderzoekers van de DZNE en het Centrum voor Regeneratieve Therapieën Dresden (CRTD) van de Technische Universität Dresden rapporteren hierover in het tijdschrift “Nature Communications”.

Menselijk DNA – en dat geldt ook voor muizen – bevat duizenden genen. Het is echter niet alleen de genetische blauwdruk die bepalend is voor de functie van een cel en of deze gezond is of niet, maar vooral welke genen aan of uit kunnen worden gezet. Van veroudering, leefomstandigheden en gedrag is bekend dat ze dit vermogen om genen te activeren beïnvloeden. Het fenomeen, dat “epigenetica” wordt genoemd, was de focus van de huidige studie. Hiervoor onderzochten onderzoekers, waaronder dr. Sara Zocher en prof. Gerd Kempermann, muizen die in verschillende omgevingen waren opgegroeid: Een groep dieren ervoer vanaf jonge leeftijd een ‘verrijkte’ omgeving met speelgoed en tunnelbuizen. De knaagdieren van een tweede groep hadden dergelijke beroepsmogelijkheden niet.

Toen de wetenschappers het genoom onderzochten, ontdekten ze dat bij die muizen die opgroeiden in de stimulerende omgeving, er met de leeftijd slechts een relatief kleine verandering was in bepaalde chemische tags van het DNA. Bij muizen uit de omgeving met weinig prikkels waren deze veranderingen veel meer uitgesproken – in vergelijking met jonge en oudere dieren. “We hebben zogenaamde methylgroepen geregistreerd, die aan het DNA blijven kleven”, legt Gerd Kempermann uit, spreker voor de DZNE-site in Dresden, leider van de DZNE-onderzoeksgroep en ook een wetenschapper bij het CRTD. “Deze chemische aanhechtingen veranderen de genetische informatie op zich niet. Ze beïnvloeden eerder of individuele genen geactiveerd kunnen worden of niet.”

Dergelijke “epigenetische markeringen” hebben de neiging om met de leeftijd af te nemen, maar bij de dieren met stimulerende leefomstandigheden was de afname van methylgroepen relatief klein. Dus bij oude muizen die in een gevarieerde omgeving waren grootgebracht, was de genactiviteit in zekere zin jong gebleven. Dit had met name gevolgen voor een reeks genen die relevant zijn voor het kweken van nieuwe neuronen en cellulaire verbindingen in de hippocampus. “Epigenetisch behielden deze dieren een jongere hippocampus”, zegt Kempermann. Daarom waren de hersenen van deze muizen kneedbaarder – experts spreken van grotere “neuroplasticiteit” – dan bij soortgenoten van dezelfde leeftijd die waren opgegroeid in een omgeving met weinig prikkels.

De huidige studie omvatte geen gedragsexperimenten. Kempermann wijst er echter op dat veel andere onderzoeken hebben aangetoond dat muizen die zijn grootgebracht in omgevingen met een hoge stimulans, beter presteren op geheugentests dan die in omgevingen met een lage stimulans. “Het is redelijk om aan te nemen dat deze mentale fitheid te wijten is aan de stabilisatie van methyleringspatronen die we hebben waargenomen”, zegt de neurowetenschapper. “Natuurlijk is het de vraag in hoeverre onze bevindingen ook op mensen van toepassing zijn. Hier ligt de situatie waarschijnlijk ingewikkelder. Het gaat er immers om hoe levensomstandigheden gedrag beïnvloeden en de manier waarop mensen reageren op externe prikkels is veel meer complexer dan bij muizen, maar we hebben goede redenen om aan te nemen dat de epigenetische basisprincipes bij mensen hetzelfde zijn als bij muizen.”