Gepubliceerd op 18 augustus 2009
Hippocampus blijkt startmotor voor geheugen
Voorspelling uit 38 jaar oude theorie bevestigd
Gepubliceerd op 18 augustus 2009
Als we terugdenken aan een belangrijke gebeurtenis, herinneren we ons
als vanzelfsprekend de omgeving waarin deze plaatsvond. Maar hoe wordt
deze koppeling tussen gebeurtenis en plaats door onze hersenen gemaakt
en vastgelegd? Onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam (UvA)
ontdekten dat twee hersengebieden de informatie in diepe slaap vlak na
elkaar en tien keer zo snel afspelen als tijdens het actieve gedrag.
Hiermee bevestigden zij een element van een theorie over
geheugenvorming, dat stelt dat de hippocampus als dirigent optreedt in
het orkest van ons geheugen. De resultaten van het onderzoek zijn
dinsdag gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift PLoS
Biology.
Niet eerder was onderzocht hoe de ene hersenstructuur (hippocampus)
informatie over de ruimtelijke positie overbrengt op de andere
structuur (ventrale striatum), die informatie codeert over beloningen
zoals voedsel. UvA-promovendus Carien Lansink van het Swammerdam
Institute for Life Sciences en een aantal medewerkers voorzagen vier
ratten van elektroden waarmee de elektrische activiteit van groepen
neuronen in de twee hersenstructuren in detail kon worden gemeten. De
rat legde eerst herhaaldelijk een parcours af waarop smakelijke hapjes
konden worden gevonden. Daarna ging de rat slapen, waarbij droomslaap
en diepe slaap elkaar afwisselden.
Replay tijdens slaap
De elektrische patronen gemeten tijdens het gedrag leken sterk op de
patronen tijdens de diepe slaap, terwijl de droomslaap geen gelijkenis
toonde. Deze 'replay' tijdens diepe slaap verliep tien keer zo snel
als tijdens het actieve gedrag. Als bijvoorbeeld de rat in wakkere
toestand drie seconden nodig had om van plaats A naar een belonende
plek B te komen, duurde het overeenkomstige elektrische patroon in
beide hersengebieden tijdens slaap slechts 0,3 seconden. Tijdens slaap
wordt ruimtelijke informatie dus in zeer korte tijd aan
beloningsinformatie gekoppeld, veel sneller dan tijdens de werkelijke
ervaring.
Deze studie toont voor het eerst aan dat de hippocampus als eerste
structuur actief wordt bij het reactiveren (opnieuw afspelen) van
opgeslagen informatie. Dit is een bevestiging van een voorspelling die
al door een 38-jaar oude theorie over geheugenvorming werd gedaan. De
theorie stelt dat ons brein in wakkere toestand zintuiglijke
informatie doorsluist naar de hippocampus, die de informatie in
compacte vorm opslaat. Tijdens de slaap - als het brein niet wordt
verstoord door prikkels van buitenaf - wordt de hippocampus als eerste
weer actief. Die begint zijn ruimtelijke informatie te reactiveren en
stuurt zo andere gebieden aan om hetzelfde doen. Deze rol van
'dirigent' klopt met de bevinding dat de hippocampuscellen tijdens de
diepe slaap begonnen met replay, terwijl de beloningsinformatie pas
daarna opdook in het ventrale striatum.
Publicatiegegevens
C.S. Lansink, P. Goltstein, J. Lankelma, R.J.N.M.A. Joosten, B.L.
McNaughton, C.M.A. Pennartz, 2009. 'Hippocampus leads ventral striatum
in cross-structural replay of contextual and reward information'. PLoS
Biology, 18 augustus 2009.
Bron: UvA Persvoorlichting
Universiteit van Amsterdam