Wetenschappers tonen aan dat hersencellen al héél vroeg met elkaar kunnen communiceren.

Nieuw onderzoek van de University of California laat zien dat de allereerste elektrische signalen in het brein al een duidelijke structuur hebben. Volgens het team is dat groot nieuws: mogelijk zou dat erop wijzen dat het menselijk brein wordt geboren met een soort van ingebouwd ‘besturingssysteem’. De studie is gepubliceerd in Nature Neuroscience.

Menselijke hersencellen

Het onderzoek maakt gebruik van kleine bolletjes menselijke hersencellen. In het lab zag het team dat de hersencellen al in een héél vroeg stadium aan het communiceren waren. Hoofdonderzoeker Tal Sharf legt het zo uit: “Deze cellen werken duidelijk met elkaar samen en vormen circuits die zichzelf opbouwen, nog voordat ze iets van de buitenwereld kunnen ervaren. Er bestaat blijkbaar dus een soort van ‘besturingssysteem’ dat al in een heel vroege staat tevoorschijn komt.”

Voor het onderzoek heeft het team van Sharf gebruikt gemaakt van organoïden. Hiervoor hebben ze menselijke stamcellen zo aangepast dat deze later ‘mini-hersenen’ vormden. Ze lijken daarmee niet op een volwaardig brein, maar bevatten al wel verschillende typen cellen en een eenvoudige structuur. Organoïden groeien in een petrischaaltje in het lab, waardoor ze dus geen zintuigelijke ‘input’ krijgen. Volgens Sharf zijn organoïden hierdoor ideaal om te testen wat het brein uit zichzelf doet.

Speciale microchips

De onderzoekers plaatsten de organoïden op speciale microchips. Die chips lijken een beetje op de chips in een computer, maar zijn ontworpen om hele kleine elektrische signalen te meten. Zo konden ze volgen hoe de hersencellen contact met elkaar zochten en hierbij netwerken vormden. In de mini-hersenen zagen de onderzoekers dat hele jonge hersencellen al duidelijk gebruik maken van geordende patronen, zonder dat ze daarbij dus informatie uit de buitenwereld konden ontvangen.

Met andere woorden: het brein wacht niet passief af tot er prikkels binnenkomen. Er lijkt een genetisch voorgeprogrammeerde blauwdruk te zijn voor hoe de eerste hersencircuits zich moeten gedragen. Sharf: “Deze systemen, die zichzelf organiseren, kunnen ook al een soort van eerste kaart van de wereld om ons heen te maken.”

Complexe hersenactiviteit

Het onderzoek helpt het ons beter te begrijpen hoe het menselijk brein zich ontwikkelt. Het wijst erop dat er al heel vroeg een basisstructuur ligt die de weg vrijmaakt voor verdere ontwikkeling. Daarmee kunnen deze mini-hersenen helpen bij het doen van onderzoek naar ontwikkelingsstoornissen, zoals bepaalde vormen van autisme of epilepsie. Het team denkt dat, als er al in deze vroege patronen iets misgaat, dat mogelijk ook gevolgen zou kunnen hebben voor later.

Het team ziet dan ook mogelijkheden om in de toekomst organoïden te gebruiken om nieuwe behandelingen te testen. Sharf laat weten: “we laten zien dat de hersenen gebruik maken van een eerste blauwdruk om hersenactiviteit mee te regelen. Het zou best kunnen dat daar ook de oorsprong van veel ziekteprocessen gevonden kan worden.”

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Tijd voor het krachthonk: meer spieren en minder buikvet goed tegen hersenveroudering en Nieuw hersencircuit blijkt verantwoordelijk voor dwangmatig gedrag bij muizen . Of lees dit artikel: Bijzonder mechanisme in de hersenen zorgt ervoor dat je handelingen kan timen .

Schrijf je in voor de nieuwsbrief!
Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week?
Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
!