Onderzoekers van het Human Brain-project hebben hun menselijk hersenmodel verfijnd en het mysterie onthuld van hoe herinneringen worden gevormd en het zenuwstelsel zich aanpast.
Herinneringen zijn een integraal onderdeel van ons leven. Het is niet voor niets dat het verlies van het korte- of langetermijngeheugen de menselijke psyche sterk beïnvloedt, en in het eerste geval kan het hem zelfs van de rest van de wereld wegrukken. In een gezond brein kan informatie meerdere jaren worden bewaard, ook al was de kennis ermee vluchtig. Maar hoe gebeurt dat?
De informatieverwerking in de hersenen vindt plaats in neuronen die door synapsen met elkaar zijn verbonden. Elke wijziging van deze synapsen heeft invloed op hoe we dingen onthouden of reageren op bepaalde stimuli. Een manier om neurale circuits te wijzigen, is door het proces van synaptische plasticiteit, waarbij bepaalde synapsen in de loop van de tijd worden versterkt of verzwakt als reactie op neurale activiteit.
Door de netwerken van biochemische reacties die ten grondslag liggen aan synaptische modificatie te analyseren, konden wetenschappers van het Human Brain Project, dat onderzoekers van verschillende Europese universiteiten samenbracht, nieuwe kennis opdoen over de mechanismen van plasticiteit.
In neuronen vindt externe en interne informatieverwerking plaats door de overdracht van signalen via synaptische netwerken. Zij zijn het die de synaptische plasticiteit bepalen. Soms zijn zelfs individuele moleculen - enzymen of eiwitten - in staat om rekenkracht op deze netwerken te activeren. Een van deze moleculen is de familie van enzymen van de zoogdier-adenylaatcyclase (AC), die extracellulaire signalen kan vertalen naar het intracellulaire molecuul cyclisch adenosinemonofosfaat (cAMP), een van de belangrijkste cellulaire signaalmoleculen.
In hun werk ontdekten de neurowetenschappers van het project dat de hersenen negen varianten van AC-eiwitten produceren. Een van deze, AC5, is de dominante vorm in het striatum, een structuur die betrokken is bij geheugen, gedrag en beloning voor het leren van nieuwe vaardigheden. Tijdens de training is de cAMP-productie van cruciaal belang voor het versterken van de synapsen die de neuronen van de hersenschors met het striatum verbinden. Daarnaast bleek dat de vorming van deze bindingen afhankelijk is van meerdere systemen, zoals dopamine en acetylcholine.
Auteur: Nikita Shevtsov
