Het volwassen brein maakt nieuwe zenuwcellen aan. Maar waar en waarom?

Je ouders hebben je geleerd dat ieder biertje dat je drinkt honderden hersencellen doodt en dat je die nooit meer terugkrijgt, omdat de hersenen – in tegenstelling tot andere organen – geen nieuwe cellen kunnen maken. Ze hadden een beetje ongelijk: hersenen maken wél nieuwe cellen aan, maar die zijn zeldzaam en diep verborgen. Zo diep dat de afgelopen maanden opnieuw de controverse kon oplaaien over deze ‘neurogenese’ in hersenen van de volwassen mens. Vlak na elkaar publiceerden twee onderzoeksgroepen de resultaten van vergelijkbaar onderzoek naar menselijke hersenen in concurrerende vakbladen: Cell Stem Cell en Nature. De ene groep vond nieuwe zenuwcellen, de andere kon er in volwassen hersenen geen spoor van vinden.

Even leken de ouders alsnog gelijk te krijgen. Maar nee, zegt Paul Lucassen, de wetenschappelijke consensus is dat ook in de volwassen mens neurogenese, de aanmaak van nieuwe hersencellen, plaatsvindt, zij het op beperkte schaal. Lucassen is hoogleraar aan de Universiteit van Amsterdam en doet aan het Swammerdam Instituut onderzoek naar de plasticiteit, ofwel het aanpassingsvermogen, van hersenen in relatie tot aandoeningen als depressie, angst en dementie, en in dat verband ook naar neurogenese.

Nieuwe zenuwcellen zijn niet eenvoudig aan te tonen, dat is het probleem, zegt Lucassen: “Je hebt eigenlijk levende hersenen nodig. Daarin kun je gebruikmaken van het feit dat voor de vorming van nieuwe cellen het DNA moet worden gekopieerd. Daar kun je een vlaggetje aan hangen waarmee je nieuwe cellen later terugvindt. Dat is uitvoerig gedaan bij ratten en muizen, en daar is de vorming van nieuwe, functionerende zenuwcellen duidelijk aangetoond. Maar dat kun je bij mensen niet doen. Daarvoor zijn we afhankelijk van hersenweefsel van overleden mensen, waarin je zenuwcellen moet zien te vinden die zich aan het delen zijn. Dat is veel lastiger; de vlaggetjes die je daaraan kunt hangen zijn door afbraak van het weefsel na de dood moeilijk aan te tonen. Bovendien gaat het om heel kleine aantallen, een enkele op vele miljoenen hersencellen.”

Atoomproeven

Een bewijs voor neurogenese bij de mens kwam door een bijzondere periode, namelijk die van atoomproeven in de jaren veertig en vijftig van de vorige eeuw. Die proeven hebben een radioactieve variant van het koolstofatoom in de atmosfeer gebracht. En die variant vind je overal terug, ook in de hersenweefsels van mensen die toen hebben geleefd. Lucassen: “Daaruit was af te leiden dat er in die menselijke hersenen cellen voorkwamen die jonger waren dan het individu. Het is dus niet zo dat al je hersencellen worden gevormd in je eerste jaren en daarna niet meer. Neurogenese gaat door, ook op volwassen leeftijd.”

Sindsdien zijn onderzoekers gaan ­inzoomen om te zien waar die neurogenese precies plaatsvindt en wat daarvan de betekenis is voor het individu. Want de aanmaak van nieuwe zenuwcellen gebeurt niet overal in de hersenen, ook bij ratten en muizen niet. Bij die knaagdieren is neurogenese vooral te zien in de reuklob en in de hippocampus.

Die eerste is voor muizen en ratten erg belangrijk en dus groot, maar bij de mens heel klein; wij doen niet zoveel met ons reukvermogen. De hippocampus daarentegen is erg belangrijk, zegt Lucassen: “De hippocampus is een processor die zorgt voor de rangschikking van gebeurtenissen naar plaats en tijd. Ik zit nu met jou te praten in deze kamer. Volgende week spreek ik hier iemand anders. Maar dan weet ik nog dat ons gesprek nu hier heeft plaatsgevonden. Daarvoor is de hippocampus cruciaal. Het is logisch dat juist hier neurogenese plaatsvindt, waardoor steeds nieuwe cellen worden toegevoegd. Je kunt dat zien in proeven met muizen en ratten; als je hun omgeving verrijkt met loopradjes en een doolhof, zie je de neurogenese in de hippocampus toenemen; ze moeten meer patronen van ruimte en tijd verwerken.”

Er is nog een hele discussie gaande over de vraag in hoeverre de mens vergelijkbaar is met knaagdieren en wat de evolutionaire rol kan zijn van neurogenese (zie De evolutie van het brein, hieronder), maar het onderzoek naar neurogenese bij volwassen mensen richt zich vooral op die hippocampus, ook vanwege de klinische betekenis. Lucassen: “Proeven die je met muizen en ratten kunt doen, zijn bij de mens een stuk lastiger. Maar we zien bijvoorbeeld dat bij mensen die worden behandeld voor kanker de cognitieve vermogens soms achteruitgaan. Dat komt waarschijnlijk door de chemostatica, die de vorming van nieuwe kankercellen moeten stoppen, maar tegelijk de vorming van nieuwe zenuwcellen in de hippocampus remmen.”

Depressie

Er zijn meer factoren die het functioneren van de hippocampus beïnvloeden, zoals stress, lichaamsbeweging en slaap(tekort). Het zijn dezelfde factoren die een rol spelen in psychische aandoeningen, zoals depressie, dementie en angststoornissen. De sleutel kan liggen in hun invloed op de neurogenese in de hippocampus. Voor depressie en dementie is dat vermoeden sterk, zegt Lucassen.

Dat sterke vermoeden is onder meer gestoeld op het feit dat antidepressiva een verminderde neurogenese in de hippocampus weer op peil brengen. Dat is aangetoond in onderzoek met dieren. Bovendien blijkt dat antidepressiva bij mensen pas na enkele weken effect hebben. Dat lijkt te stroken met de tijd die de nieuwe zenuwcellen nodig hebben om hun plaats te vinden. Lucassen: “Zo’n nieuwe zenuwcel is maar een jonge enkeling tussen miljoenen gevestigde cellen. Die moet niet alleen flink groeien, maar ook zijn plek veroveren in het netwerk. We weten dat dat weken in beslag kan nemen.”

Tegenwind voor deze theorie komt uit experimenten waarin werd geprobeerd om door het blokkeren van de neurogenese proefdieren depressief te maken. Lukt niet. Daar is blijkbaar meer voor nodig. Bovendien is een ­verminderde neurogenese of een kleinere hippocampus niet specifiek voor depressie, maar ook aan de orde bij andere aandoeningen, zoals schizofrenie, dementie, verslaving en angst.

Niet zo gek, want de hippocampus is een centrumspeler in de hersenen, onderdeel van het limbisch systeem dat emoties en stemming reguleert. Maar het laat zien dat er geen simpel verband is tussen neurogenese en depressie, zegt Lucassen. Dat nieuwe zenuwcellen worden gevormd in de hippocampus staat vast. Dat die invloed hebben op verschijnselen als depressie, is meer dan waarschijnlijk. Maar een verminderde neurogenese is op zich niet ­genoeg om depressie te veroorzaken, ­aldus de Amsterdamse hoogleraar.

De evolutie van het brein

De Joegoslavisch-Amerikaanse neurobioloog Pasko Rakic poneerde in 1985 de stelling dat neurogenese, de vorming van nieuwe hersencellen, bij aapachtigen en de mens niet of nauwelijks kan voorkomen. De reden: die soorten staan boven aan de evolutionaire ladder en hebben ver ontwikkelde breinen. En in een geavanceerde rekenmachine kun je niet doorlopend nieuwe draden hebben, want die zouden de boel alleen maar verstoren. Zo’n brein zou de vele complexe taken waarmee het in de bovenkamer van aap en mens is belast, niet aankunnen. Een plastisch, flexibel, brein zou je juist onder aan de evolutionaire ladder verwachten.

Die redenering is in de decennia die daarop volgden op zijn kop gezet: modellering van neurale netwerken liet zien dat hoogontwikkelde breinen plasticiteit juist nodig hebben om te kunnen functioneren. In een overzicht van deze discussie uit 2012 voert de Duitse neurowetenschapper Gerd Kempermann de mier ten tonele. Die kan met zijn kleine brein uitstekend zijn weg vinden in de woestijn waar hij leeft, wat een complexe topografische opdracht is. Maar zet je hem in een andere omgeving, dan is hij de weg kwijt. Zijn brein is hardware, gemaakt voor die ene omgeving. De hogere dieren die vanuit zee het land veroverden, kregen grotere hersenen met niet alleen meer rekenkracht, maar ook meer plasticiteit, aldus Kempermann.

Helpt neurogenese bij dementie?

De plasticiteit van het brein is niet alleen afhankelijk van de aanmaak van nieuwe zenuwcellen, van neurogenese. In een plastisch brein worden ook voortdurend nieuwe verbindingen gelegd tussen bestaande zenuwcellen. Kijk je naar de evolutie van het brein, dan zou je neurogenese vooral verwachten in de onderdelen die recent zijn ontstaan. De hippocampus (zie hoofdverhaal) gaat evolutionair ver ­terug. Maar neurogenese wordt vooral gezien in zijn kern, de gyrus dentatus, en die is pas bij de hogere dieren gegroeid. Die gyrus dentatus, vermoedt Kempermann, kan met neurogenese beter doen wat hij moet doen, namelijk het rangschikken van patronen in ruimte en tijd, zoals herinneringen.

Lees ook:

Slimme chip schoolt huidcellen om tot hersencellen en bloedvaten

Amerikaanse onderzoekers zijn erin geslaagd om cellen van muizen om te scholen. De techniek kan mogelijk soelaas bieden voor mensen met dementie.