De ouder wordende hersenen profiteren van persistente zintuiglijke ervaring

Wetenschappers geloven al tientallen jaren dat de meeste bedrading van de hersenen is vastgesteld op het moment dat een persoon de adolescentie heeft bereikt. Nu, een nieuwe studie gepubliceerd in neuron onthult dat zelfs in de volwassenheid veranderingen in zintuiglijke ervaringen enorme herbedrading van de hersenen kunnen veroorzaken.
Onderzoekers van het Max Planck Florida Institute (MPFI) en New York's Columbia University hebben ontdekt dat de herbedrading vezels omvat die een primaire input leveren aan de hersenschors, die betrokken is bij cognitie, sensorische waarneming en motorische controle. De ontdekking zou de weg kunnen banen voor toekomstig onderzoek naar veroudering en hermodellering.
Eerste auteur, neurowetenschapper Marcel Oberlaender van MPFI, verklaarde:

"Deze studie doet tientallen jaren oude overtuigingen teniet, dat het merendeel van de hersenen vast zit vóór een kritieke periode die eindigt wanneer iemand een jonge volwassene is. Door de aard van zintuiglijke ervaring te veranderen, konden we aantonen dat de hersenen kunnen herbedraden, zelfs op een gevorderde leeftijd. Dit kan suggereren dat als iemand stopt met leren en nieuwe dingen ervaart als iemand ouder wordt, een aanzienlijk aantal verbindingen in de hersenen verloren kan gaan. "

In hun studie onderzochten de onderzoekers de hersenen van oudere ratten, met de nadruk op de thalamus, een gebied in de hersenen dat informatie van sensorische organen naar de hersenschors verwerkt en doorgeeft. Wetenschappers geloofden jarenlang dat de verbindingen tussen de thalamus en de cortex zouden worden hersteld door de vroege volwassenheid. De onderzoekers merkten echter op dat dit niet waar was in de dieren die ze bestudeerden.
Aangezien ratten nachtdieren zijn en afhankelijk zijn van hun snorharen als sensorische organen om te onderzoeken en te navigeren, zijn ze een ideaal model om te onderzoeken of de hersenen opnieuw kunnen worden gemodelleerd door veranderingen in sensorische ervaringen. Om erachter te komen of uitgebreide herbedrading zou optreden tussen de thalamus en de cortex, trimden de onderzoekers simpelweg de snorharen van de ratten, waardoor ze geen belangrijke en frequente sensorische input ontvingen.

Ze ontdekten dat ratten met getrimde whiskers axonen hadden veranderd, d.w.z. neuronen of zenuwcellen die fungeren als een glasvezelkabel die uitgaande impulsen voert, terwijl bij die met niet-getrimde snorharen de axonen onveranderd bleven. De bevinding was significant gezien het feit dat de ratten ouder waren, wat betekent dat herbedrading nog steeds op een latere leeftijd plaatsvindt. Bovendien merkten de onderzoekers op dat de herbedrading in slechts een paar dagen plaatsvond.
Dr. Oberlaender verklaarde:

"We hebben aangetoond dat de structuur van het knaagdierhersenen constant in beweging is, en dat deze herbedrading wordt gevormd door sensorische ervaring en interactie met de omgeving.Deze veranderingen lijken levenslang te zijn en kunnen betrekking hebben op andere sensorische systemen en soorten, met inbegrip van mensen.Onze bevindingen openen de mogelijkheid van nieuwe wegen voor onderzoek naar de ontwikkeling van de ouder wordende hersenen met behulp van kwantitatieve anatomische onderzoeken gecombineerd met niet-invasieve beeldvormende technologieën die geschikt zijn voor mensen, zoals functionele MRI (fMRI). "

Recente ontwikkelingen in beeld- en reconstructietechnieken met hoge resolutie, die Dr. Oberlaender gedeeltelijk heeft helpen ontwikkelen, hebben het team in staat gesteld om automatisch en betrouwbaar de fijne en complexe vertakkingspatronen van individuele axonen in de hele hersenen te traceren. Om de zaken in perspectief te plaatsen, hebben axonen een typische diameter van minder dan een duizendste millimeter.
Dr. Oberlaender en Nobelprijswinnaar Dr. Bert Sakmann maken deel uit van de Digital Neuroanatomy-groep van het Max Planck Florida Institute, die zich richt op de functionele anatomie van circuits in de hersenschors die de basis vormen voor eenvoudig gedrag (bijvoorbeeld besluitvorming). De belangrijkste ontwikkeling van de groep is om een ??driedimensionale kaart van het knaagdierhersenen te ontwikkelen. Dit geeft nieuw inzicht in de functionele architectuur van volledige corticale gebieden en biedt een beter mechanisch begrip van sensorische waarneming en gedrag.
Geschreven door Petra Rattue