Niet zomaar een omhulling

Leergedrag wordt beïnvloed door bepaalde structuren in het brein. Onderzoekers van het Nederlands Herseninstituut hebben aangetoond dat karakteristieke structuren, die zenuwcellen in het brein omhullen, cruciaal zijn voor het vormen en veranderen van connecties tussen deze zenuwcellen. Deze zenuwcellen zijn betrokken bij het motorisch geheugen, dat bijvoorbeeld verantwoordelijk is voor het leren fietsen. De ontdekking is gepubliceerd in The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) en verschaft nieuwe inzichten in de vorming en het opslaan van herinneringen in het brein.

Leergedrag beïnvloed door structuren in het brein

Veroudering van het brein gaat hand in hand met verminderde flexibiliteit van contactpunten tussen zenuwcellen, ofwel synapsen. Die verminderde flexibiliteit is een gevolg van inkapseling van zenuwcellen door een netwerk van eiwitten en koolhydraten. Dit netwerk wordt ook wel een perineuronaal net genoemd. In deze studie brachten de onderzoekers (Verhaagen groep en De Zeeuw groep), in samenwerking met de Universiteit van Turijn en de Universiteit van Cambridge, een opmerkelijke verandering in de structuur van synapsen tot stand. Ze verbeterden leervaardigheden van muizen door perineuronale netten af te breken. Na het afbreken van de netwerken konden de muizen zich echter niet meer goed herinneren wat ze hadden geleerd. Dit geeft aan dat voor het opslaan van de geleerde informatie intacte structuren nodig zijn. “Dit is de eerste keer dat is aangetoond dat veranderingen in perineuronale netten een grote rol spelen bij motorisch leren en het motorisch geheugen”, vertelt Daniela Carulli, onderzoekster bij het Nederlands Herseninstituut en eerste auteur van de studie.

Verandering van perineuronale netten

Kinderen kunnen in het algemeen veel beter leren dan volwassenen, van het beheersen van een nieuwe taal tot het bespelen van een muziekinstrument. Dit is mogelijk dankzij de flexibiliteit van de connecties tussen zenuwcellen in het jonge brein. “We hebben ontdekt dat perineuronale netten strikte controle uitoefenen als het gaat om leren en het geheugen in het volwassen brein”, legt Carulli uit. De wetenschappers onderzochten een klassieke vorm van leren, genaamd ‘oogknipper-conditionering’. Deze vorm van leren is afhankelijk van het cerebellum, een hersenregio die betrokken is bij beweging. “Onze resultaten geven aan dat er minder netstructuren zijn tijdens de leerfase, maar dit wordt weer hersteld in latere fases wanneer herinneringen worden versterkt”, gaat Carulli verder.

Er is nog steeds veel onbekend over hoe perineuronale netten flexibiliteit, en daarmee cognitieve functies precies besturen. Het is cruciaal hier meer over te leren om zo therapeutische strategieën te vinden waarmee cognitieve achteruitgang van ouderen of patiënten met neurologische stoornissen kunnen worden aangepakt.