Studie bij muizen toont aan dat slaapgebrek het brein belemmert bij het aanmaken van nieuwe herinneringen

Chemische herkalibrering van hersencellen tijdens de slaap is cruciaal voor het leerproces, en slaappillen kunnen dit proces saboteren

JOHNS HOPKINS MEDICINE

Door het bestuderen van muizen hebben wetenschappers van Johns Hopkins het bewijs versterkt dat het voornaamste doel van slaap is om die hersencellen te "her-kalibreren" die verantwoordelijk zijn voor leren en geheugen, zodat de diertjes de geleerde lessen kunnen "vormen" en gebruiken als ze wakker zijn - in het geval van 's nachts actieve muizen, de volgende avond.

De onderzoekers, allen van de Johns Hopkins University School of Medicine, rapporteren tevens dat ze verschillende belangrijke moleculen hebben ontdekt die het herkalibreringsproces besturen, alsook het bewijs dat slaapgebrek, slaapstoornissen en slaappillen dit proces kunnen verstoren.

"Met onze ontdekkingen promoten we sterk het idee dat het muizen-, en waarschijnlijk het mensenbrein, maar een bepaalde hoeveelheid informatie kan opslaan voordat het moet herkalibreren," zegt Graham Diering, PhD, postdoctoraal onderzoeksassistent die de studie leidde. "Zonder slaap en de herkalibrering die tijdens het slapen doorgaat, lopen herinneringen het gevaar kwijt te raken."

Een samenvatting van hun studie verschijnt 3 februari online in de uitgave van Science.

Diering legt uit dat het huidige wetenschappelijk begrip over het leerproces ervan uitgaat dat informatie wordt "opgeslagen" in synapses, de verbindingen omgeven door neuronen, waarmee zij communiceren.

Aan de "verzendende kant" van een synapse worden signaleringsmolecules genaamd neurotransmitters losgelaten door een hersencel als deze "ontvlamt"; aan de "ontvangende kant" worden deze molecules opgevangen door receptor prote´nen, die het "bericht" doorgeven. Als een cel genoeg input ontvangt via zijn synapses, vuurt het zijn eigen neurotransmitters af.

Meer specifiek: experimenten met dieren hebben aangetoond dat de synapses op de ontvangende neuron met elkaar verbonden kunnen worden door toevoeging of verwijdering van receptor prote´nen, waardoor ze versterkt of verzwakt worden en de ontvangende neuron gelegenheid geeft om meer of minder input te ontvangen van dichtbij signalerende neuronen.

Wetenschappers geloven dat herinneringen worden gecodeerd door deze synaptische veranderingen. Maar er zit een hapering in deze denkwijze, zegt Diering, omdat als muizen en andere zoogdieren wakker zijn de synapses in hun hersenen versterkt lijken te worden en niet verzwakt, daarmee het systeem naar zijn maximale capaciteit sturend. Als neuronen hun maximale capaciteit overschrijden en constant worden afgevuurd, verliezen ze hun capaciteit om informatie te verwerken, waardoor leren en geheugen gehinderd worden.

Een mogelijke reden dat neuronen normaliter niet over-maximaliseren is een proces dat uitgebreid bestudeerd is bij in laboratoria gekweekte neuronen, maar niet bij levende dieren, slapend of wakker. Bekend als homeostatische afbouw, it dit een process dat alle synapses in een neuraal netwerk met een klein percentage verzwakt, de relatieve kracht intact latend zodat de vorming van leren en geheugen door kan gaan.

Om erachter te komen of het proces zich voordoet bij slapende zoogdieren, focuste Diering op gebieden in het muizenbrein waar zich het leren en het geheugen bevinden: de hippocampus en de cortex. Hij purificeerde prote´nen van de ontvangende synapses bij slapende en wakende muizen, op zoek naar dezelfde veranderingen die plaatsvonden bij in laboratoria gekweekte cellen tijdens de afbouw.

De resultaten lieten een verlaging van 20 procent zien in de receptor prote´ne niveaus bij slapende muizen, dat een algehele verzwakking van hun synapses betekende, vergeleken met muizen die wakker waren.

"Dat was het eerste bewijs van homeostatische afbouw bij levende dieren," zegt Richard Huganir, PhD, professor in de neurowetenschappen, direteur van het Department of Neuroscience en hoofdauteur van de studie. "Het suggereert dat synapses door het hele muizenbrein heen elke 12 uur of zo worden geherstructureerd, wat zeer opmerkelijk is."

Vertaling: Ellen Lam



Nuttige links

- Bezoek ook eens de Leefbewust natuurwebwinkel
- Ontdek onze honderden thema pagina's
- Overzicht lezingen en lesdagen - Edusana.nl
- Overzicht evenementen, beurzen en uitjes in Nederland

- Leden : download nu alle thema dossiers

 

 

Terug naar het hoofdmenu