We zijn geneigd om het brein te zien als een verzameling uiterst gespecialiseerde cellen. Maar uit een studie in muizen blijkt nu dat de meeste neuronen van alle markten een beetje thuis zijn.
Al decennialang ontdekken wetenschappers neuron na neuron met elk hun unieke takenpakket. Zo zijn er plaatscellen die vuren als reactie op een specifieke locatie, spiegelneuronen die ons helpen bij het interpreteren van gedrag en zelfs neuronen die aangaan op alles wat met Shrek of Jennifer Aniston te maken heeft. Deze ontdekkingen schetsen een beeld van ons brein als een verzameling heel gespecialiseerde cellen.
Maar een nieuwe ontdekking suggereert dat neuronen veel vaker alleskunners zijn. ‘Gespecialiseerde neuronen zijn eerder de uitzondering dan de regel’, zegt neurowetenschapper Stefano Fusi van de Columbia-universiteit in New York. En in grote getalen kunnen algemene cellen ‘net zo belangrijk of misschien zelfs belangrijker zijn dan de spectaculair ogende specialistische neuronen die in het verleden zijn geïsoleerd’, zegt hij.
Apen- en muizenbreinen
Tijdens een studie naar het apenbrein in 2013 viel het Fusi op dat er neuronen zijn die reageren op meerdere taakgerelateerde prikkels tegelijkertijd. Maar het was onduidelijk hoe veel deze neuronen voorkomen zijn in het zoogdierenbrein.
Daarom hebben Fusi en zijn collega’s dit keer gebruik gemaakt van het Internationale Breinlaboratorium. Dit virtuele lab bezit informatie over de activiteit van individuele neuronen van meer dan 100 muizenbreinen. Deze activiteit werd gemeten terwijl de muizen een keuzetaakje uitvoerden, waarbij ze naar een plaatje moesten zoeken dat zich aan de linker- of rechterkant van een scherm bevond. Dat plaatje moesten ze vervolgens naar het midden van het scherm verschuiven door snel aan een wieltje te draaien.
Niet de norm
De onderzoekers vonden dat er maar een paar hersengebieden zijn met gespecialiseerde neuronen. Ze vonden ze enkel in speciale delen van de sensorische hersenschors: hersengebieden in de laag hersencellen recht onder onze schedel die zintuigelijke prikkels verwerken. Een voorbeeld van zo’n gebied is de primaire visuele cortex, die de informatie van onze ogen tot beeld verwerkt.
In de meeste hersengebieden reageerden de neuronen op meerdere aspecten van de taak. Zo waren er neuronen buiten de visuele cortex betrokken bij het verwerken van het plaatje, bij het kiezen aan welke kant van het scherm dat plaatje zich bevond én bij de beweging die nodig is om aan het wieltje te draaien. ‘De belangrijkste boodschap is dat specialistische cellen, zoals plaatscellen, wel bestaan, maar dat ze niet de norm zijn’, zegt Fusi.
Klap in het gezicht
De onderzoekers ontdekten bovendien dat de meeste neuronen niet hetzelfde reageerden op precies dezelfde prikkel. Motorische gebieden die betrokken zijn bij het plannen van beweging, bijvoorbeeld, reageren sterk bij likken en snorhaarbewegingen. Andere gebieden waren hierbij ook actief, maar niet zo sterk. Dat wekt de indruk dat hoewel specialisatie wel bestaat, individuele neuronen over het algemeen op meer dan één informatietype staan afgesteld.
‘Het probleem is dat als je beweert dat er geen sprake is van specialisatie, iemand altijd wel kan zeggen: ‘Je moest gewoon nog een paar extra neuronen bestuderen om ze te vinden’’, zegt neuroloog Ben Hayden van het Baylor-medicijncollege in Texas. ‘Deze studie is een klap in het gezicht die zegt: ‘Prima, we hebben 14.000 neuronen bekeken en we hebben het nog steeds nauwelijks gevonden.’’
Het hebben van een verzameling neuronen die elk nét anders reageren op dezelfde prikkel, stelt het brein in staat om veel meer informatie te verwerken. Dat kan betekenen dat onze alles-kunnende neuronen bijdragen aan een gigantische hoeveelheid taken, zoals waarneming, cognitie, beslissingen en het geheugen.
Geef een reactie