Vrije Universiteit Amsterdam
Persbericht
09-02-2010
Embargo tot 11 februari 2010
Mechanisme van spontane activiteit in de hersenen opgehelderd
Voor het eerst is een mechanisme dat spontane activiteit van de hersenen genereert in
kaart gebracht. Onderzoekers van het Center for Neurogenomics and Cognitive
Research (CNCR) in Amsterdam hebben dit ontdekt en publiceren hun bevindingen
11 februari in de online versie van Science.
Hersencellen communiceren met elkaar door de afgifte van neurotransmitters in
contactpunten tussen hersencellen: de synapsen. Die afgifte wordt in gang gezet door
de instroom van calciumionen in het zenuwuiteinde. Dit gebeurt zodra een elektrisch
signaal de synaps bereikt. Calcium stimuleert het eiwit Synaptotagmin. Dit eiwit zorgt
ervoor dat blaasjes fuseren zodat de transmitter vrijkomt in de synaps.
Al meer dan 50 jaar is bekend dat ook zonder elektrische signalen transmitterstoffen
soms spontaan vrijkomen. In sommige hersencellen wel 10 blaasjes per seconde.
Deze afgifte vormt de basis voor de bekende spontane hersenactiviteit, een belangrijk
deel van de totale breinactiviteit. Er zijn veel theorieën over de betekenis van deze
spontane afgifte, maar het mechanisme was tot nu toe onbegrepen.
Al in 1997 ontdekten de onderzoekers een eiwit, Doc2 genaamd, dat dezelfde
moleculaire structuur heeft als Synaptotagmin. Doc2 blijkt echter 100 maal zo
gevoelig voor calcium. Daardoor kan zelfs een zeer kleine hoeveelheid calcium (niet
eens betrouwbaar te meten) genoeg zijn om neurotransmitter af te geven.
De onderzoeksgroep van Sander Groffen en Matthijs Verhage genereerden muizen die
Doc2 eiwitten niet kunnen maken en tonen aan dat in de zenuwcellen van deze
muizen de spontane afgifte nagenoeg verdwenen is, terwijl de elektrisch opgewekte
afgifte normaal is. Het mechanisme lijkt inderdaad een bijdrage te leveren aan de
totale hersenactiviteit, want zenuwcellen gedragen zich afwijkend in de mutante
muizen. In samenwerking met een groep in Cambridge is het ook gelukt om
transmitter afgifte na te bootsen in een reageerbuis. En ook hier blijkt Doc2 veel
efficiënter om blaasjes te laten fuseren dan de tot nu toe bekende eiwitten.
Deze ontdekking zal ertoe leiden dat het belang van spontane hersenactiviteit voor
belangrijke hersenfuncties, bijvoorbeeld leren en geheugen, nu gericht kan worden
onderzocht. Gezien de grote rol van de Doc2 genen bij spontane activiteit, zijn de
onderzoekers ook al begonnen met het identificeren van mutaties daarvan in het DNA
van personen die lijden aan hersenaandoeningen.