Robert Springer

Het is nog steeds vrij duister hoe hersens herinneringen opslaan. Onderzoekers van de Amerikaanse Yeshiva-universiteit in de Bronx (New York) hebben een methode ontwikkeld om dat proces te volgen, zonder de hersens al te veel te storen. Ze gebruikten daarvoor muizen die genetisch zo waren veranderd dat moleculen die te maken hebben met ‘herinneren’ een fluorescente vlag meekregen. Met geavanceerde beeldtechnieken konden ze zo het proces volgen, denken ze.

Het probleem om dat soort processen te bestuderen heeft er mee te maken dat herzencellen uitzonderlijk gevoelig zijn voor storingen. Door belangrijke moleculen in het vastleggingsproces een fluorescente vlag te geven, omzeilden de New Yorkse onderzoekers dat probleem. Ze vlagden alle boodschapper-RNA-moleculen die coderen voor beta-actine, een eitwit dat in grote hoeveelheden in hersencellen wordt gevonden, waarvan men denkt dat dat de centrale rol speelt in het vastleggen van gebeurtenissen.
“We hebben dit muismodel gemaakt zonder een kunstmatig gen of een andere methode te hoeven gebruiken die de werking van de neuronen zou kunnen verstoren”, zegt onderzoeker Robert Singer. “We weten dat het met beta-actine geassocieerde mRNA, ‘normaal’ RNA is, ontstaan door de transcriptie van het beta-actine-gen. Daaraan een groen fluorescent molecuul te hangen had geen effect op de muizen. Ze waren gezond en vermenigvuldigden zich.” Onmiddellijk komt mij dan de vraag op: Hoe doe je dat? Boodschapper-RNA wordt aangemaakt door het ‘spiegelen’ van een stukje DNA. Hoe hang je daar dan een fluorescent molecuul aan?
Afijn, de onderzoekers, wier werk in twee Science-artikelen wordt beschreven (die ik niet gelezen heb), stimuleerden de neuronen van de hippocampus, een deel van de hersens waar herinneringen zouden worden opgeslagen. Vervolgens keken ze hoe de gevlagde moleculen door de door de cellen liepen. Ze ontdekten dat de boodschapper-RNA-moleculen werden gestuurd door een nog niet eerder ontdekt proces van maskeren en ontmaskeren. Dat proces zorgde er voor dat het beta-actine-eiwit op bepaalde tijden en plaatsen in bepaalde hoeveelheden werd aangemaakt.
Synapsen zijn de verbinding van hersencellen aan het eind van lange uitlopers, de dendrieten. Herhaalde neuronstimulering versterkt de synaptische binding. Herinneringen worden geacht te zijn opgeslagen in netwerken van versterkt verbonden hersencellen, in netwerkstructuren.
Het onderzoek bracht aan het licht dat hersencellen nogal uitzonderlijk zijn op de manier waarop ze het aanmaken van beta-actine regelen. “De lange structuur van hersencellen schept een logistiek probleem”, zegt Singer. De mRNA-moleculen voor de aanmaak van beta-actine moeten helemaal tot in de dendrieten zien te komen, maar de hersencellen moeten het zo regelen dat het eiwit alleen op bepaalde plaatsen in de dendrieten wordt aangemaakt. Dat probleem hebben de hersencellen op een bijzondere manier ‘opgelost’. Zodra het mRNA wordt aangemaakt in de kern en het in het cytoplasma terechtkomt wordt het mRNA ingepakt (het maskeren) en kan het niet zorgen voor de aanmaak van beta-actine. Het stimuleren van de hersencellen leidt tot het uit elkaar vallen van de ‘verpakking’ (het ontmaskeren), waarna het mRNA weer klaar is voor de productie van beta-actine. De vraag was vervolgens hoe het geregeld is dat er maar een bepaalde hoeveelheid eiwit wordt aangemaakt. Het bleek dat de mRNA-moleculen na een paar minuten beta-actine te hebben geproduceerd weer worden ingepakt. Dan blijft nog steeds de vraag, hoe dan?
Zoveel is duidelijk: hersencellen hebben een vernuftige ‘strategie’ ontwikkeld om de aanmaak van ‘geheugenmoleculen’ te regelen. “Dat past precies in het beeld dat we al hadden”, zegt Singer. “Frekwente stimulering van de hersencel zorgt er voor dat er vaak mRNA wordt aangemaakt, wat weer zorgt voor de aanmaak van beta-actine die nodig is voor het versterken van de synaps. Een weerslag van het onderzoek verscheen in Science en in Science (twee artikelen, dus).

Bron: Eurekalert