De snelwegen van onze hersenen

Onderzoek van het Nederlands Herseninstituut toont aan dat de beschermende laag rond zenuwcellen, myeline genaamd, een soort coaxkabel vormt die meerdere elektrische signalen produceert. De onderzoekers deden deze bevinding door gebruik te maken van een nieuwe techniek om aan te tonen hoe elektrische signalen zich met hoge snelheid in de hersenen verplaatsen. Deze bevindingen dragen bij aan betere theorieën en technieken waarmee we een beter begrip krijgen van demyeliniserende aandoeningen waaronder multiple sclerose. Het artikel is gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Cell.

360 km per uur

Het brein bestaat uit ongeveer honderd miljard zenuwcellen. Deze zenuwcellen moeten snel met elkaar kunnen communiceren. Dit gebeurt door middel van het uitwisselen van elektrische signalen die zich met snelheden tot wel 360 km/u kunnen verplaatsen. “We weten dat dit de aanwezigheid vereist van myeline. Deze isolatielaag bestaat uit lagen van een vetachtige substantie die rondom de uitlopers van een zenuwcel gewikkeld is. We stellen ons myeline vaak voor als een isolator die leidt tot “sprongetjes” van elektrische signalen langs kabels die de “snelwegen van onze hersenen” vormen, maar we wisten nog niet hoe deze sprongetje plaatsvinden. Het huidige onderzoek biedt echter nieuwe mogelijkheden om te begrijpen hoe het zenuwstelsel met zo’n snelle signaaloverdracht werkt”, zegt professor Maarten Kole.

10.000 keer dunner dan een haar

Samen met onderzoekers van het Max-Planck Instituut (MPI) voor Experimentele Geneeskunde (Göttingen, Duitsland) hebben de onderzoekers de afstand tussen de buitenste laag van de zenuwcel en de myeline gemeten. “Dit bleek slechts 12 nanometer te zijn, wat ongeveer 10.000 keer dunner is dan een haar” legt Kole uit. Bovendien gebruikten de wetenschappers van het Herseninstituut een nieuwe techniek om elektriciteit zichtbaar te maken en maakten ze gebruik van een supercomputer om de specifieke eigenschappen van myeline te berekenen. “Alle bevindingen samen laten zien dat myeline niet slechts een isolerende werking heeft, maar ook een extra geleidende laag creëert, een soort coaxkabel, die meerdere golven van elektrische signalen produceren die op een ingewikkelder manier bewegen dan eerder werd gedacht”, legt Kole uit. Deze bevindingen bieden nieuwe mogelijkheden om te begrijpen hoe de hersenen berekeningen maken met snelle signaaloverdracht.

Multiple Sclerose

Dit onderzoek zal ook bijdragen tot een beter begrip van demyeliniserende ziekten zoals multiple sclerose (MS). Bij patiënten met MS wordt myeline afgebroken. Dit leidt tot een toenemende mate van beperkingen die invloed hebben op kracht, evenwicht en coördinatie, en daarmee op de mobiliteit van de patiënt. Om MS te kunnen genezen en voorkomen is het belangrijk te weten hoe myeline precies functioneert, zodat voorspeld kan worden wat er gebeurt als deze niet naar behoren functioneert. “Ons werk kan nu betrouwbare voorspellingen opleveren over hoe de signalen zich met en zonder myeline verplaatsen via de snelwegen van ons brein. Deze ontdekking draagt bij aan het begrip van de veranderingen op celniveau die zich voordoen bij MS”, zegt Kole.