Neurowetenschappers Angela Getz en Maxime Malivert (CNCR/VU Amsterdam) ontdekten samen met collega’s uit Frankrijk, Canada en het Verenigd Koninkrijk de nieuwe inzichten, gepubliseerd in Neuron. Deze ontdekking opent nieuwe mogelijkheden voor onderzoek.
Synapsen hebben eigen ingebouwde versterkingsregeling
Met nieuwe technieken om moleculen te markeren en zichtbaar te maken, visualiseerden de onderzoekers hoe signaalmoleculen zich gedragen aan de ontvangende kant van een synaps. Deze aanpak stelde hen in staat om deze receptoren in realtime te volgen in intact hersenweefsel en hun bewegingen over het oppervlak van synapsen te observeren. Met dezelfde methode konden ze die beweging ook beïnvloeden en onderzoeken hoe belangrijk die is voor het verwerken van informatie in de hersenen.
De onderzoekers zagen dat de beweeglijkheid van deze moleculen vooral belangrijk is wanneer synapsen met hoge frequenties worden geactiveerd. Normaal gesproken reageren receptoren na herhaald gebruik tijdelijk minder goed. Doordat ze kunnen bewegen, kunnen nieuwe receptoren de synaps binnenkomen en de minder actieve vervangen. Zo blijft de signaaloverdracht sterk. Als die beweging wordt tegengehouden, blijven de minder actieve receptoren vastzitten en wordt het signaal steeds zwakker — alsof er een rem op zit.
Dit mechanisme werkt dus als een soort ingebouwde regeling: het kan signalen versterken of juist afremmen. Opmerkelijk is dat niet alle synapsen dit mechanisme evenveel gebruiken. Sommige zijn er sterk van afhankelijk, andere nauwelijks. Dit is afhankelijk van hun architectuur en moleculaire eigenschappen. Daardoor verwerkt elke synaps informatie op zijn eigen manier.
Mobiliteit van receptoren opent nieuwe wegen voor hersenonderzoek
De onderzoekers laten ook zien dat de hersenen nieuwe informatie opslaan door de beweeglijkheid van deze receptoren aan te passen. Deze ontdekking opent nieuwe mogelijkheden voor onderzoek, omdat factoren zoals stress, veroudering en hersenziektes invloed kunnen hebben op die beweeglijkheid.
Universitair docent Angela Getz, postdoc Maxime Malivert en hun team ontwikkelden deze geavanceerde beeldvormingstechnieken in het VU Research Building. Ze onderzoeken nu hoe verschillen tussen synapsen bepalen hoe informatie wordt verwerkt. Daarnaast leiden ze masterstudenten op om de opstelling te bedienen en individuele moleculen in intact hersenweefsel in realtime te visualiseren.