Navigatie en Alzheimer, of: wat hebben we aan neurowetenschap?

Als neurowetenschapper met affiniteit voor de toepassing van je onderzoek krijg je vaak die ene vraag voorgeschoteld: “Maar wat kunnen we hier nou mee? Wat voegt kijken in het brein toe?”. Ik probeer deze dooddoener vaak te beantwoorden met loze cliche’s als “we willen begrijpen wat de onderliggende processen zijn, zodat we theoretische modellen kunnen opstellen die gedrag kunnen verklaren”. Tsja, het blijft een lastige vraag... 

Maar nu heb ik eindelijk iets beters te vertellen. Een nieuw artikel maakt duidelijk wat neuroimaging kan betekenen voor geheugenonderzoek.

Alzheimer

Plaatje van http://amnesiainternational.net/en/node/4270.

We kennen allemaal de ziekte van Alzheimer, soms alleen van de de verhalen en soms van heel dichtbij. Er zijn heel veel theorieën over Alzheimer en het ontstaan van deze verwoestende ziekte. Voor deze progressieve ziekte geldt: hoe vroeger we kunnen beginnen met behandeling, hoe langer het kan worden uitgesteld. 

Wat we weten is dat Alzheimer zich al vroeg kan manifesteren in het brein, maar dat we (onbewust) kunnen compenseren voor de effecten waardoor er nauwelijks gedragsveranderingen te bespeuren zijn. Ook weten we dat een bepaald genetisch verschil een verhoogde kans op Alzheimer geeft, maar we hebben nog geen goede manier om te bepalen of iemand met dit gen de ziekte ook echt aan het ontwikkelen is.

Omgevingscellen

In een recent artikel in Science hebben Nederlandse en Duitse neurowetenschappers op een vernuftige manier de compensatiestrategieën van deze mensen met een genetisch risico voor Alzheimer blootgelegd. Ze gebruiken hiervoor het Nobel-waardige idee uit dieronderzoek; het bestaan van omgevingscellen, cellen die bepalen waar we in de omgeving zijn. Deze cellen bevinden zich vlakbij de hippocampus, het deel van de hersenen dat belangrijk is voor het geheugen. 

Een paar jaar geleden bleek dat ook mensen een dergelijk systeem in de hersenen hebben. Dit was weliswaar iets indirecter gemeten, maar de sterke relatie met het dieronderzoek – dat wel direct activiteit van cellen kan meten – doet vermoeden dat ook wij dergelijke cellen in ons brein hebben.

Omgevingscellen of "grid" cellen worden actief als een dier in een bepaald deel van de omgeving is. In dit plaatje wordt dit duidelijk gemaakt. Je ziet een vierkante omgeving van boven. Zwart is het pad dat de rat aflegt terwijl hij door de omgeving loopt. Rood zijn de plekken wanneer een bepaalde grid cel actief is. Deze cel is dus actief op verschillende plekken in de omgeving. Onderzoekers denken dat deze cellen ons helpen om plekken in een omgeving te onthouden. Plaatje van hier.

Compensatie in actie

Wat hebben de onderzoekers nou gedaan? Ze hebben hetzelfde experiment dat gebruikt was om dit systeem in de menselijke hersenen te vinden losgelaten op een groep jonge proefpersonen die wel of niet het "Alzheimer-gen" hadden. Ze vonden, zoals verwacht, dat er weinig verschil was tussen hoe goed de verschillende groepen de locaties onthielden. Maar dit zegt weinig, er zouden immers compensatiestrategieën gebruikt kunnen worden. Pas als er gekeken werd naar navigatiestrategieën van de proefpersonen, kwamen er kleine verschillen aan het licht, een gedragsmatige aanwijzing dat er gecompenseerd werd door de Alzheimer groep. 

Maar de belangrijkste vondst lag in de hersennetwerken die de proefpersonen gebruikten tijdens de taak. De proefpersonen met risico voor Alzheimer gebruikten hun omgevingscellen namelijk minder, maar andere hersengebieden weer meer. De onderzoekers concludeerden dus dat ze hier de compensatiemechanismen aan het werk zagen.

Toepassing

De vraag “wat voegt kijken in het brein toe” is nu dus iets makkelijker te beantwoorden: we kunnen mogelijk op basis van bevindingen in het neurowetenschappelijke geheugenonderzoek de vroege ontwikkeling van Alzheimer gaan zien. Als dit vastgesteld kan worden bij een persoon, dan kan deze vroeger geholpen worden, waardoor de ziekte kan worden uitgesteld. 

Ik heb nu dus eindelijk een goed verhaal te vertellen op feestjes: Wat helpt het om in het brein te kijken? Daarmee kunnen we verschillen blootleggen die onzichtbaar zijn voor psychologische gedragstesten!