Hersenen groeien in kweekbak

MinihersensHet is alsof sedert zowel de VS als de EU vrij wat geld hebben/heeft uitgetrokken voor onderzoek om ons ingewikkeldste orgaan, de hersenen, te doorgronden, er een constante stroom van onderzoeksnieuws over hersenen is ontstaan. Vreemd is dat natuurlijk niet, want, tenslotte, ook bij de wetenschapper en zijn instituut moet er brood op de plank. In Wenen hebben onderzoekers, uitgaande van stamcellen, voor het eerst menselijke hersenen ‘gemaakt’; of eigenlijk minihersens met ‘afdelingen’ die ook normale hersens hebben zoals de cortex, hippocampus en soms zelfs netvliezen. De minihersens stellen onderzoekers in staat de ontwikkeling van hersens te bestuderen. Voor dergelijke studies worden meestal muizenhersenen gebruikt, maar de hersens van mensen zijn zo verschillende van die van dieren dat dergelijk onderzoek slechts een groffe indicatie geeft van hoe hersenen in elkaar steken. “Muismodellen werken niet,” zegt Jürgen Knoblich instituut voor moleculaire biologie (IMB) in Wenen.
Om ‘hun’ hersens te laten groeien begonnen Knoblich en zijn medewerkers met pluripotente stamcellen en zetten die cellen op een voedingsbodem nodig voor de ontwikkeling van hersens. Eerst ontwikkelde zich een weefsellaag die op den duur zou kunnen uitgroeien tot het zenuwstelsel van een embryo. Het weefsel werd ‘verpakt’ in een gel dat als geraamte diende voor de ontwikkeling van een driedimensionale structuur. Binnen een maand hadden de stamcellen zich ontwikkeld tot hersenachtige ‘organoïden’ met een doorsnee van 3 à 4 mm met structuren die overeenkomen met die welke in hersenen voorkomen. “Als je de cellen de juiste voeding geeft, dan hebben die een verbazingwekkend vermogen tot zelforganisatie”, zegt IMB-medewerker Madeline Lancaster. Overigens in geen van de minihersens die er ‘gemaakt’ werden, vielen kleine hersenen te ontdekken. Dus de minihersens waren nooit compleet. Er werd wel hersenactiviteit gedetecteerd, maar de onderzoekers willen gezegd hebben dat dat niet betekent dat er een bewustzijn is.
Het nieuwe hersen’model’ heeft al nieuwe inzichten opgeleverd over wat er mis kan gaan bij de ontwikkeling van hersens. Om, bijvoorbeeld, het fenomeen van onvolgroeide hersens (=microcefalie) te kunnen bestuderen, zijn cellen gebruikt afkomstig van iemand met die afwijking. Een tijdlang delen de stamcellen zich in nieuwe stamcellen om in aantal te groeien. Na een tijdje begint de differentiatie met de ontwikkeling van neuronen, een zogeheten asymmetrische celdeling. Bij microcefalie vonden de onderzoekers dat de periode van stamceldeling korter duurde dan normaal. Dat leidt uiteindelijk dus tot kleinere hersenen. Dat kleinere aantal neuronen had iets van doen met een eiwit (CDK5RAP2). Als dit eiwit aan de voeding van de hersens-in-wording werd toegevoegd, nam het aantal gevormde neuronen toe.
Op het ogenblik zijn de gevormde minihersens zo groot als die van een foetus in de eerste ontwikkeling. Om die te laten uitgroeien tot volwassen hersens zijn ook bloedvaten nodig. Die zouden ook uit de oorspronkelijk stamcellen moeten voortkomen, maar dat is een veel lastiger proces dan de pure ontwikkeling tot hersencellen. Als de onderzoekers dat voor elkaar krijgen dan hebben ze het ideale studiemateriaal voor hersenonderzoek, maar zo ver is het nog (lang) niet.
Bewustzijn (wat dat ook moge wezen) zouden die (dus) niet kunnen hebben, benadrukken de onderzoekers. Knoblich: “De complexe activiteiten voor hogere hersenfuncties kunnen ze niet aan.” Hoe hij dat weet is niet duidelijk. Tenslotte heeft hij alleen nog maar iets in de buurt foetale hersens laten groeien. Dat is natuurlijk al heel wat, maar op basis daarvan uitspraken te doen over het al of niet hebben van een bewustzijn, lijkt me wat voorbarig.

Bron: New Scientist (foto: New Scientist)

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.