Een labmuisje

Acetylcholine zet teleurstelling om in doorzettingsvermo-gen (bij muisjes). Wetenschappers in Japan denken het stofje ontdekt te hebben dat je helpt slechte gewoonten te doorbreken. Daarmee zou teleurstelling worden omgezet in doorzet-tingsvermogen. Iets in die geest. Het moet wel gezegd worden dat het bij dit onderzoek om muisjes ging. Ze (die onderzoekers, niet de muisjes) geven overigens toe dat dat stofje acetylcholine) niet het enige ingrediënt in dat proces is.
De muisjes moesten door een virtueel doolhof navigeren. De onderzoekers zagen dat teleurstelling – bij het uitblijven van een verwachte beloning – dat de signaalstof (neurotransmitter) acetylcholine meer werd aangemaakt. Daardoor waren de diertjes eerder geneigd een nieuwe strategie uit te proberen. Toen de acetylcholineproductie werd geblokkeerd, werden de muisjes minder flexibel en bleven ze eerder vasthouden aan oude gewoontes.
Succes hangt vaak af van je vermogen om je gedrag aan te passen. In sommige situaties kan snel aanpassen zelfs cruciaal zijn voor overleving, maar hoe weet het brein wanneer het tijd is om een ​​oude strategie los te laten en iets nieuws te proberen?
Dit onderzoek zou nieuw licht op de beantwoording van die vraag werpen. Hersenwetenschappers van het Okinawainstituut voor wetenschap en technologie (OIST in de Engelse afko) hebben een hersenproces bestudeerd dat de muisjes helpt zich aan te passen wanneer de omstandigheden plotseling veranderen. De bevindingen zouden ons begrip kunnen vergroten van aandoeningen die het moeilijk maken om gewoonten te doorbreken, zoals verslaving, obsessief-compulsieve stoornis en de ziekte van Parkinson.
“De hersenmechanismen achter gedragsverandering zijn tot nu toe ongrijpbaar gebleven, omdat aanpassen aan een bepaalde situatie neurologisch zeer complex is”, zegt Jeffery Wickens van OIST. “Eerder onderzoek heeft aangetoond dat cholinerge interneuronen, hersencellen die acetylcholine aanmaken, een rol spelen bij het mogelijk maken van gedragsflexibiliteit. Hier konden we geavanceerde beeldvormingstechnieken gebruiken om de afgifte van neurotransmitters direct waar te nemen en de fundamentele mechanismen achter gedragsflexibiliteit ontrafelen.”

Om dit te onderzoeken, leerden onderzoekers muisjes om door een virtueel doolhof te navigeren. De diertjes leerden welke route naar een beloning leidde en ontwikkelden geleidelijk een betrouwbare strategie om die te bereiken.
Nadat de beloningsroute was gewijzigd, ontvingen de muizen onverwacht niet de beloning die ze verwachtten. Met behulp van tweefotonmicroscopie volgden de onderzoekers de activiteit in de hersenen van de dieren terwijl ze reageerden op deze verrassende uitkomst.

Acetylcholineafgifte

“Op neurologisch niveau zagen we een significante toename van de acetylcholine-afgifte in bepaalde hersengebieden”, zegt hoofdauteur

. “Op gedragsniveau zagen we dat meer muizen het zogenaamde ‘verliesverander’-gedrag vertoonden, waarbij ze hun keuzes in het doolhof veranderden na een uitblijvende beloning.”
“Hoe groter de toename van acetylcholine, hoe groter de kans dat de muizen hun toekomstige keuzes zouden veranderen. Onze resultaten tonen het belang aan van acetylcholine bij het doorbreken van gewoontes en het mogelijk maken van nieuwe keuzes.”

Om te testen of acetylcholine daadwerkelijk verantwoordelijk was voor deze gedragsflexibiliteit, verminderde de onderzoekers het vermogen van de diertjes om acetylcholine aan te maken. Het effect was duidelijk. Muisjes vertoonden veel minder ‘verliesverander’-gedrag, waardoor ze minder snel geneigd waren hun beslissingen aan te passen na een onverwachte uitkomst. De resultaten bevestigden dat acetylcholine een wezenlijke rol speelt bij het aanpassen van de hersenen aan veranderende omstandigheden.

Opmerkelijk genoeg reageerde niet elke groep cholinerge interneuronen op dezelfde manier. Hoewel de meeste cellen meer acetylcholine afgaven, vertoonden sommige kleine celclusters weinig verandering of zelfs een afname in de aanmaak. Volgens de onderzoekers zou dat kunnen helpen om informatie over eerder succesvol gedrag te bewaren. Sarpong: “Dit wijst erop dat de muizen de eerdere route naar beloning niet per se vergeten, maar deze informatie bewaren voor het geval de situatie opnieuw verandert.”

Groter netwerk

De onderzoekers benadrukken dat gedragsflexibiliteit een veel groter netwerk omvat dan een enkele neurotransmitter of hersenceltype. Verschillende hersengebieden en signaalroutes werken samen om dieren en mensen te helpen zich aan te passen aan veranderende situaties. Wickens: “Maar het is een belangrijk stukje van de puzzel, omdat de activiteit van het Corpus striatum (het deel van de grote hersens dat onder de hersenschors ligt; as), waar deze cholinerge interneuronen zich bevinden, een centrale component van dit systeem is.”

Het onderzoek kan uiteindelijk bijdragen aan de ontwikkeling van betere behandelingen voor neurologische en psychiatrische aandoeningen. Wickens: “De acetylcholinespiegels worden vaak beïnvloed door behandelingen voor neuropsychiatrische aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson of schizofrenie. Het is daarom essentieel om de functie van deze neurotransmitter te begrijpen bij de behandeling van veel neuropsychiatrische aandoeningen.”
“Met name bij aandoeningen zoals verslaving en obsessief-compulsieve stoornis zien we problemen met het doorbreken van gewoontes en het veranderen van gedrag. Inzicht in de mechanismen van gedragsflexibiliteit kan ons in de toekomst helpen betere behandelingen te ontwikkelen.”

Bron: Science Daily