Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

De rijping van de hersenen

Het menselijk brein is enorm complex en bevat honderden miljarden neuronen en biljarden synapsen. Bij de geboorte heeft elke zenuwcel 2500 synapsen. Rond de leeftijd van 3 jaar zijn dat er 15.000 per cel. Synapsen zijn de verbindingen tussen zenuwcellen, de plaatsen waar neurotransmitters ofwel de signalen doorgegeven worden van de ene zenuwcel naar de andere. Het brein produceert veel meer synapsen dan nodig zijn. Om de hersenen te rijpen wordt deze wildernis aan synapsen gesnoeid met een proces dat synaptische pruning genoemd wordt. Het woord ‘pruning’ betekent ‘snoeien’ zoals dat wordt gedaan met de takken van een boom. De overbodige en kleinere takken worden weggehaald om de boom meer kracht te geven, ofwel om zijn energie te steken in slechts enkele van de mooiere en steviger takken. Het synaptische ‘snoeien’ zorgt ervoor dat veel van de geschikte of meest gebruikte verbindingen blijven bestaan, terwijl de overbodige verbindingen uitgeschakeld en geabsorbeerd worden.

Synapse

Twee neuronen en hun synapsen met een uitvergroting van één van de synapsen

Italiaanse onderzoekers van het Europese laboratorium van Moleculaire Biologie in Monterotondo in Italië hebben nu gevonden dat er cellen in de hersenen bestaan die voor dit proces verantwoordelijk zijn. Het zijn de cellen van de microglia. Van deze cellen wist men dat ze specifiek in de hersenen actief zijn en daar microben en beschadigde neuronen opruimden. Ze hebben een analoge functie aan de macrofagen van het algemene immuunsysteem. Beide type cellen zorgen ervoor dat afval en microben opgeruimd worden door een proces van fagocytose, waarbij het materiaal wordt omgeven door uitstulpingen van de cel, die het daarna opslokt en verteert.

PSD-95, een proteïne die deel uitmaakt van de synapsen blijkt tijdens pruning niet alleen zichtbaar te zijn in de synapsen, maar ook binnen in de cellen van de microglia. Dit bewijst dat de microglia synapsen fagocyteren. Het experiment bestond ook uit de observatie van de hersenen van gemuteerde muizen die geen microglia bezaten. In deze muizen zag men dat er geen ‘pruning’ plaatsvond en dat de hersenen niet gesnoeid werden. Dit leidde tot een vertraging in de ontwikkeling van de hersenen.

pruning

Pruning

In de zich ontwikkelende hersenen worden vele synapsen blijkbaar als indringers beschouwd en als zodanig opgeruimd. Abnormale connecties in het brein zijn ook wel de oorzaak van autisme. Men gaat nu onderzoeken of er bij autisme sprake is van een verstoorde pruning. Het is waarschijnlijk dat het proces van pruning erg belangrijk is in leerprocessen en de vorming van het geheugen. De auteur zelf waarschuwt evenwel dat de groei en het verlies van de synapsen ook bij neuronen in kweken voorkomt, dus zonder de aanwezigheid van microglia.

Uit ScienceDaily, The Guardian, Science.

20 Reacties op “De rijping van de hersenen

  1. antoinetteduijsters augustus 25, 2011 om 18:10

    Nou, bij wie onderzoeken ze dit?
    Begin me af te vragen of ik wel alles wil weten.

    • Marleen augustus 25, 2011 om 18:43

      Antoinette, de studie werd uitgevoerd op muizen. Het laaste plaatje daarentegen zijn waarschijnlijk coupes van weefselfragmenten van overleden personen, maar dat maakt geen deel uit van deze studie.

      Zelf vind ik het wel mooi om te weten dat onze hersenen zo netjes gesnoeid worden, zodat alleen de feiten en herinneringen die van belang zijn bewaard blijven.

  2. blutch1 augustus 25, 2011 om 22:12

    Maar blijkbaar kunnen er ook nieuwe synapsen ontstaan, of oude gereactiveerd worden. Het groter worden van een bepaald gebied bij musici zou daarop wijzen.
    Overigens zouden sommige eigenschappen van autisten me welkom zijn.

    • Marleen augustus 26, 2011 om 11:16

      @blutch1, het is zeker mogelijk dat er gedurende een mensenleven nieuwe synapsen ontstaan, vooral als er nieuwe talenten ontwikkeld worden. Maar in deze studie gaat het over een specifiek proces, nl. de vorming van het volwassen brein.
      De bekwaamheden van autisten zijn vaak benijdenswaardig.

  3. ing St Hawk augustus 25, 2011 om 23:19

    Dat klinkt natuurlijk heel mooi, zo’n snoeicelletje. Toch heb ik wel eens het akelige gevoel dat er in mijn bovenkamer wat synapsen zijn opgeruimd die ik eigenlijk nog nodig had.
    Wie of wat besluit er eigenlijk wat er weg kan en wat niet ?

    • Marleen augustus 26, 2011 om 11:36

      @ing St Hawk, het opruimen van de synapsen houdt waarschijnlijk niet op bij het bereiken van de volwassen leeftijd. Maar tot die tijd zorgt de microglia ervoor dat ons geheugen en ons leervermogen verbeteren. Ik kan me voorstellen dat de microglia ook in actie komt bij slijtage. Daar hebben we allemaal last van. (Dit hele blog is trouwens een poging om de opruimwoede in mijn bovenkamer tegen te gaan).
      Het onderscheid tussen de goede en slechte synapsen heeft iets te maken met de fractalkine receptors in de microglia. Deze zijn gevoelig voor de aanwezigheid van fractalkine in de groeiende synapsen. Het is mogelijk je voor te stellen dat ‘ongebruikte’ synapsen veel fractalkine bevatten en daardoor makkelijker opgeruimd worden, al is dat puur speculatief.

  4. gast augustus 26, 2011 om 09:41

    We hebben dus eigenlijk geen idee hoe onze, en soortgelijke, bij alle diersoorten, lijkt me, hersens werken.

    • Marleen augustus 26, 2011 om 11:43

      Nou, daar weet men eigenlijk al behoorlijk veel van. Van de verschillende centra, lobben en schorsen weet men precies voor welke functie ze verantwoordelijk zijn. Ook op microniveau weet men precies hoe een neuron werkt. Hoe het geheugen zich ontwikkelt is nog niet duidelijk en misschien wel het meest interessant. Daarom is deze studie ook zo belangrijk.

  5. kuifjesimon augustus 26, 2011 om 12:42

    Door de ziekte van Lyme voel ik me aardig ‘gepruned’ ;-))
    simongroet

  6. blutch1 augustus 26, 2011 om 17:55

    Ik ben er nog niet zeker van of men wel weet welke centra waarvoor verantwoordelijk zijn. Wat men meet is activiteit. Maar als ik Nederland van boven bekijk zie ik de meeste activiteit op de autowegen. Daarmee is niet gezegd dat de essentiele processen daar ook plaatsvinden.

    • Marleen augustus 27, 2011 om 14:28

      @blutch1, het is duidelijk wat je bedoelt, maar ik ga ervan uit dat de wetenschappers weten wat ze meten. Activiteit is in het geval van de hersenen een verhoogde frequentie in een EEG bijvoorbeeld. Waar de activiteit van de mens in Nederland plaatsheeft hangt af van waar je je bevindt en waar je naar kijkt. Vlieg ik s’nachts op grote hoogte dan duidt intense verlichting op de aanwezigheid van steden waar de activiteit het hoogst is. Je kunt makkelijk stellen dat de locatie van licht overeenkomt met menselijke activiteit.

  7. caravanner augustus 27, 2011 om 10:23

    Ik blijf er even bij dat we er nauwelijks iets van snappen.
    Ik baseer me daarbij op de boeken van Calvin en Ojeman.
    Maar kijk b.v. eens even wat we van epilepsie weten, ook niets.
    Een goede kennis kreeg na een zware epilepsieaanval, allerlei onderzoek leverde gelukkig niets op, van de neuroloog te horen als ‘verklaring’ ‘domme pech’.
    Of leg mij eens uit hoe mijn hersenen associaties maken, of hoe mijn hele leven, ik ben redelijk oud, in die hersenen is opgeslagen, tenminste, belangrijke delen daarvan.
    Hoe kan het dat als ik een boek lees herinneringen boven komen aan boeken die ik jaren geleden las.
    Dat we enig idee hebben wat neuronen doen betekent nog in de verste verte niet dat wij kunnen uitleggen waarom bepaalde verbindingen wel worden gemaakt of opgeslagen, en andere niet.
    Hoe die verbindingen dan een herinnering vormen, ook al weer geen idee.
    En hoe werkt eigenlijk analyse ?
    Hoe zorgden neuronen en synapsen er lang geleden voor dat ik, na rekenen met getallen geleerd te hebben, de barrière van rekenen met letters, algebra, nam ?

    • Marleen augustus 27, 2011 om 14:45

      @caravanner, ik ben het met je eens dat we wat betreft de werking van het geheugen niet erg veel snappen. Dat zei ik al eerder en daarom is elke strohalm het grijpen waard zoals deze studie. Maar ook al begrijpen we er niet veel van, het zal wel gezocht moeten worden op het niveau van de neuronale cellen en hun synapsen. Ik herinner me nog erg goed, ook al is het lang geleden, dat er twee labs verderop onderzoek gedaan werd naar eiwitten waarvan de conformatie veranderde nadat er een neuronaal signaal voorbij was gekomen. Het is makkelijk voor te stellen dat een dergelijk mechanisme aan de basis zou kunnen staan van een geheugen.
      Een recente studie toont wel iets interessants aan met betrekking tot het werkgeheugen en de capaciteit van jonge en oude apen om objecten te onthouden.
      http://blogs.discovermagazine.com/notrocketscience/2011/07/27/memory-improves-when-neurons-fire-in-youthful-surroundings/

  8. caravanner augustus 27, 2011 om 10:26

    En dan is er nog de interessante vraag in hoeverre quantum mechanica, daar is de oorzakelijkheid vervangen door waarschijnlijkheid, iets te maken heeft met onze hersenwerking.

    • Marleen augustus 27, 2011 om 14:46

      Dat zou heel goed kunnen met al de electromagnetische golven die door onze hersenen geproduceerd worden.

    • Nico maart 18, 2012 om 13:52

      @caravanner: grappige associatie! In de techniek worden zogenoemde neurale netwerken gebruikt. Zie wikipedia. Dit zijn systemen die gebouwd zijn met onze hersenen als voorbeeld. Het is in feite een model. Een bekend verschijnsel in zo’n model is het ‘stuk leren’: het teveel leren, waardoor de flexibiliteit verdwijnt, en het leervermogen stilligt. Daarom moet men tijdig stoppen met dat leren. En nu komt de link met quantummechanica: een goed neuraal netwerk, is niet exact en dus niet discreet.
      Maar vermoedelijk strekt de overeenkomst niet verder.

  9. Pingback:De evolutie van onze cognitieve vermogens « Op zoek naar de klepel

  10. Pingback:Duplicatie van genen en de ontwikkeling van het menselijk brein « Op zoek naar de klepel

  11. Pingback:Meer dan neuronen alleen « Op zoek naar de klepel

Praat mee en laat hier uw reactie achter

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più

Microplastics

INTERREG MICRO PROJECT

Scientia Salon

Philosophy, Science, and all interesting things in between

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Vita da simbionte

perché collaborare è talvolta meglio che combattere

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

The Public House for Science...

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

the aphid room

All about aphids... not simply bugs|

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers op de volgende wijze: