Rol hersenstam in beweging belangrijker dan gedacht door nieuw ontdekte verbinding
Neuropsychologisch onderzoeker Ayoub Khalil onderzoekt de verbinding tussen de hersenschors en kleine hersenen. Zijn onderzoek heeft geleid naar de ontdekking van een verbinding met de pontiene kernen dat een nieuw perspectief biedt over de functie van de pontiene kernen.
Rol pontiene kernen
Deze verbinding, afkomstig uit de middenhersenen, stuurt namelijk signalen naar de pontiene kernen die een remmende werking hebben op de lokale hersenactiviteit. Dit is definitief bewijs dat de pontiene kernen niet zomaar een passief doorgeefluik vormen, maar actief betrokken zijn bij het verwerken van informatie uit de hersenschors. Zijn resultaten suggereren dat deze remmende signalen niet door alle cellen in de pontiene kernen ontvangen worden. Het is dus mogelijk dat deze remsignalen gericht zijn op specifieke informatie uit de hersenschors, dit zal uit vervolgonderzoek moeten blijken.De analyses geven in elk geval aan dat deze remsignalen waarschijnlijk worden verstuurd als de hersenschors actief is. Dit geeft aan dat de hersenschors niet alleen direct informatie stuurt naar de pontiene kernen, maar ze ook indirect remt.
Beweging coördineren
De pontiene kernen zijn de voornaamste informatiebron van de hersenschors naar de kleine hersenen. Door hun bijdrage aan dit systeem te begrijpen wordt nauwkeuriger inzicht verkregen in de informatie die nodig is voor de kleine hersenen om bewegingen te kunnen coördineren. Bewegingsstoornissen worden vaak veroorzaakt door schade aan de kleine hersenen, maar in sommige gevallen ook bij hersenstam schade na een infarct. Door te begrijpen hoe het systeem informatie verwerkt kunnen we mogelijk manieren vinden om deze functie op te vangen bij schade. Denk in de lange termijn bijvoorbeeld aan een slim implantaat dat kan meedoen met omringende hersencellen. Verder zou deze kennis ook nuttig kunnen zijn voor andere toepassingen waar bewegingscoördinatie belangrijk is, denk bijvoorbeeld aan het flexibel aansturen van slimme protheses, of toepassingen in de robotica.
Optogenetica
Het onderzoek is gebaseerd op experimenten in een laboratorium. Omdat de hersenstam een vitaal onderdeel uitmaken van de hersenen zijn directe metingen in dit gebied enorm risicovol in levende wezens. Daarom zijn metingen uitgevoerd in hersenplakjes van muizen. Deze hersenplakjes kunnen buiten de hersenen een paar uur in leven gehouden worden met een speciale opstelling. Met een microscoop worden individuele cellen waargenomen en benaderd met micro-elektrodes. Door met micro-elektrodes contact te maken met deze cellen wordt activiteit opgenomen of gemanipuleerd. Deze methode is gecombineerd met een nieuwe genaamd optogenetica, waarmee hersencellen gemanipuleerd kunnen worden zodat ze gevoelig zijn voor lichtstimulatie. Met optogenetica is het nauwkeuriger te bepalen welke cellen reageren op lichtstimulatie, waardoor activiteit kan worden gemeten in de pontiene kernen die bij een specifiek signaal uit de hersenschors horen.
Meer informatie over het proefschrift