Meer begrip van bouwstenen van onze hersenen

Onze hersenen bestaan uit honderden verschillende typen cellen die hun eigen combinatie van genen tot expressie brengen. Daarmee krijgen hersenceltypen hun eigen moleculair profiel.

21-11-2019 | 10:34

Werken alle cellen met vergelijkbare, maar niet identieke, moleculaire signatuur op dezelfde manier? Dragen ze op dezelfde manier bij aan gedrag? Dit blijkt niet het geval te zijn. Celtypen met bijna identieke moleculaire samenstelling kunnen een tegengestelde functie hebben. Dat ontdekte een team neurowetenschappers onder leiding van hoogleraar Neurofysiologie Huib Mansvelder en is vandaag gepubliceerd in Nature Communications

De onderzoekers bestudeerden een celtype dat een remmende werking heeft op naburige cellen in de prefrontale cortex, een hersengebied dat het vermogen om te concentreren en afleiding te onderdrukken reguleert. De remmende neuronen reguleren de activiteit van andere cellen in hun nabijheid door hun activiteit tot af te remmen. Dit wordt meestal bereikt door deze cellen met de neurotransmitter (signaalstof in synapsen, waar zenuwimpulsen overgedragen worden) GABA. Een subgroep van deze remmende cellen heeft echter een ander moleculair profiel en brengt genen tot expressie om de stimulerende neurotransmitter acetylcholine te maken.

Lichtschakelaar
In de studie tonen de onderzoekers aan dat deze neuronen hun naburige neuronen niet remmen, maar juist stimuleren met acetylcholine. Omdat deze neuronen minder dan 1% van de neuronentypes in de prefrontale cortex uitmaken, voorzag het team deze neuronen van een lichtschakelaar om specifiek hun activiteit uit te schakelen. Het uitschakelen van dit celtype maakte het focussen van aandacht moeilijker. Daardoor laat de studie zien dat kleine veranderingen in het moleculaire profiel van een groep neuronen in een type hersencellen veel kunnen uitmaken voor de manier waarop ze de hersenfunctie organiseren.

Netwerk hersencellen
Onze gedachten, acties, gevoelens worden allemaal veroorzaakt door een enorm netwerk van onderling verbonden cellen in onze hersenen. Hersenen hebben de grootste diversiteit aan celtypen van alle organen in ons lichaam. We kennen nog niet alle celtypen in onze hersenen, maar recente ontdekkingen in moleculaire RNA-sequentietechnieken hebben het mogelijk gemaakt de moleculaire signatuur van elke afzonderlijke cel in de hersenen te bepalen.

Genexpressieprofielen van veel celtypen in de hersenen zijn al in kaart gebracht en deze inspanningen zullen de komende jaren voltooid worden. Regelmatig worden nieuwe hersenceltypen met unieke moleculaire handtekeningen ontdekt. Zelfs met een moleculair gedetailleerde lijst van bouwstenen van onze hersenen in de hand, is het echter nog steeds niet duidelijk hoe deze onderdelen werken om de hersenfunctie te veroorzaken. Dit onderzoek is een belangrijke stap.

Foto: Natalia Goriounova