Zona incerta

Dit hersengebiedje zorgt ervoor dat een muis zonder angst het onbekende opzoekt

null Beeld Colourbox
Beeld Colourbox

Een nieuw ontdekt groepje neuronen in muizenhersenen stimuleert onderzoekend gedrag. Wetenschappers die het gebiedje stimuleerden, zagen dat de muizen ineens dapper afstapten op nieuwe objecten.

Stel, als muis scharrel je rustig door een kooitje, wanneer je opeens voor een keuze komt te staan. Vanuit een ooghoek zie je een sappige krekel. Die ziet er verleidelijk uit, om even aan te gaan snuffelen of zelfs om te proeven. Maar even verderop ligt ook nog iets anders, een vreemd object dat je nog nooit eerder hebt gezien. Waag je de sprong om erop af te gaan of kies je toch maar voor die bekende krekel?

Onderzoekers van Het Nederlands Herseninstituut hebben een gebiedje gevonden in muizenhersenen dat onderzoekend gedrag aanspoort. Wanneer dat circuit wordt gestimuleerd, krijgen muizen de neiging om dapperder op nieuwe soortgenoten of objecten – zoals een gummetje of een stukje spons – af te stappen en uitgebreider verkennend onderzoek te doen. Wanneer ze dit groepje cellen stilleggen, dan dooft die onderzoekende houding, meldden ze donderdag in vakblad Science.

Een voorwaarde voor leren

Of dit hersengebied bij mensen dezelfde functie heeft, is nog niet bekend, vertelt neurowetenschapper Alexander Heimel van het Herseninstituut. “Maar deze studie bij muizen laat zien dat het zeer interessant zou zijn om daarnaar te kijken.”

Nieuwsgierigheid is een voorwaarde voor mens en dier om te kunnen overleven en leren. Op onderzoek uit durven gaan is nodig om nieuwe voedselbronnen te verkennen, en nieuwe kennis te vergaren. Maar hoe in de hersenen de motivatie ontstaat om op het onbekende af te stappen, is niet helemaal duidelijk. Bij mensen zijn daar in ieder geval vele verschillende hersengebieden bij betrokken.

Het was bij de muizen per toeval dat ze in dit betreffende hersengebied terechtkwamen, vertelt Heimel. De neurowetenschapper houdt zich normaal gesproken bezig met het gezichtsvermogen in de hersenen van knaagdieren. Via dat onderzoek kwamen hij en zijn collega's op het spoor van de zona incerta, de zone van onzekerheid, zo genoemd omdat lang niet duidelijk was wat de functie ervan was. Heimel: “Tot vier jaar geleden had ik er nog nooit van gehoord, inmiddels is het een populair onderzoeksgebied”.

De onderzoekers besloten het gebied te stimuleren, met behulp van optogenetica, waarmee de activiteit van individuele hersencellen gestuurd kan worden. Toen ze de cellen in die zone aanzetten in muizen, zagen ze direct “dat ze op dingen afgingen, eraan gingen knagen. Ze stapten af op een grote bal in hun kooi die ze eerst wat eng vonden.” Dat vonden de onderzoekers opvallend.

Jagen of niet?

Maar intussen hadden buitenlandse collega’s precies hetzelfde ontdekt, en die concludeerden in een wetenschappelijk artikel dat de muizen aan het jagen waren. In het laboratorium van Heimel namen de onderzoekers geen genoegen met die uitleg. Ze zetten een aantal experimenten op die aantoonden dat het de muizen niet om jacht te doen was.

Zo kwam het dat ze muizen in een kooi de krekel voorlegden, samen met een onbekend object, zoals een stukje plastic. Uit hun studie bleek dat de muizen met verhoogde activiteit in de zona incerta veel meer tijd doorbrachten met het onbekende ding. Snuffelen, bijten, knagen, ermee rondsjouwen in de kooi, de muizen waren echt nieuwsgierig. Ook zonder de stimulatie met optogenetica zagen de onderzoekers dat deze cellen in de zona incerta actiever werden tijdens het verkennende gedrag.

In een ander experiment werd er een onbekende soortgenoot in de kooi gezet. Hetzelfde effect. “Bij muizen die ze nog niet kenden zagen we veel meer van dat onderzoeksgedrag dan met muizen die ze al langer kenden.” Door de verschillende experimenten sloten de neurowetenschappers uit dat de muizen slechts wilden eten, bijten of jagen, zegt Heimel.

“Dit subgroepje cellen in de zona incerta zegt eigenlijk: ga op onderzoek uit, ga kijken wat er nieuw is.” Dat doen die cellen door angst te onderdrukken in een ander hersengebied: “Het zijn eigenlijk remmende cellen.” De zona incerta speelt dus bij muizen een rol in de balans tussen huiver voor het nieuwe onbekende en nieuwsgierigheid.

Verslavingen

Mensen hebben ook een zona incerta, vertelt Heimel. “Dit is evolutionair gezien een heel oud hersengebied. Maar bij mensen liggen er nog enorme lagen overheen.” Het ligt tussen de thalamus en de hypothalamus in, belangrijke hersenstations waarin allerlei basale instinctieve functies worden geregeld, zoals dorst, honger, angst, stress.

Dat onderzoekend gedrag en het remmen van angst ook in de mensenhersenen in verbinding staan, is wel duidelijk, zegt Heimel. Maar omdat de zona incerta vrij diep in de hersenen ligt is het niet zo makkelijk te bereiken met bijvoorbeeld een functionele MRI-scan, en dus lastig te onderzoeken.

Toch is de ontdekking van de rol van de zona incerta een aanleiding om hier verder naar te kijken, schrijven de Amerikaanse onderzoekers Zahra Farahbakhsh and Cody Siciliano in reactie op het Nederlandse werk. Het onderzoek brengt het veld “een stap dichterbij het begrijpen van een van de meest alomtegenwoordige en invloedrijke aangeboren drijfveren van mens- en diergedrag”, zeggen ze zelfs.

Ook stippen deze twee onderzoekers aan dat het zoeken naar nieuwe ervaringen en sensaties in extreme vormen kan leiden tot bijvoorbeeld verslavingen, en dat dit onderzoek dus tot meer begrip daarvan kan leiden. Maar die stap vindt Alexander Heimel nog wat groot. “Nieuwsgierigheid heeft inderdaad te maken met beloning. En beloning en verslaving liggen dicht tegen elkaar aan. Maar op basis van dit muizenonderzoek is dat een heel grote sprong.”

Lees ook:

De wetenschapper drukt op een knop en de muis is blij, of juist bang

Met een lichtflits in hun brein kan Karl Deisseroth bij muizen hallucinaties, dorst en levenslust opwekken en weer laten verdwijnen. De Amerikaanse neurowetenschapper ontving deze maand de Heinekenprijs voor geneeskunde.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden