Je leest:

Een venster op plastische zenuwcellen

Een venster op plastische zenuwcellen

Auteur: | 28 maart 2003

Muizen met vensters in hun hersenen moeten neurowetenschapper Christiaan Levelt vertellen hoe de visuele cortex verandert onder invloed van licht.

Zenuwcellen zitten niet stil, in tegenstelling tot de eerste indruk die de hersenen maken als een bedaarde grijze massa. ‘Heb je wel eens bewegende neuronen gezien?’ Dr. Christiaan Levelt, onderzoeker aan het Interfacultair Oogheelkundig Instituut van de KNAW in Amsterdam, wijst uitnodigend naar zijn beeldscherm. Hij laat een filmpje zien van levendig vibrerende neuronen met uitspruitende en weer intrekkende takjes.

‘Van deze plasticiteit weten we eigenlijk nog maar heel weinig’, stelt Levelt. Neuronen gaan nieuwe verbindingen aan en verliezen oude. Dat betekent onder andere werk aan de winkel voor het cytoskelet. De uitstulpende uitlopers van zenuwcellen, axonen en dendrieten, worden gedragen door het cellulaire skelet. Levelt probeert er achter te komen hoe visuele prikkels genen en eiwitten aanzetten tot het maken van nieuwe verbindingen.

‘Het aantal contactpunten dat een neuron heeft, blijft altijd ongeveer constant op dertigduizend’, vertelt Levelt. ‘Maar de plaatsen waar het neuron contact maakt, veranderen heel erg. Zo’n tien tot twintig procent verandert in de loop van de tijd. Ik wil graag weten hoe een neuron de selectie maakt, hoe beslist hij wat een zinvolle partner is om contact mee te maken?’ Levelt stuitte overigens op milde scepsis bij zijn idee om het visuele systeem van muizen te onderzoeken. ‘Die zien toch niks.’ Een muis heeft een oplossend vermogen van één graad. Naar de mens vertaald wil dat zeggen dat je een object kleiner dan je duim op armlengte niet kunt onderscheiden.

In één van zijn experimenten groeien muizen op terwijl één oog is afgeplakt. Omdat de hersenen dan geen signalen ontvangen van dat oog, ‘veroveren’ de axonen van het overgebleven oog een groter deel van de visuele schors. ‘Normaliter proberen beide ogen zoveel mogelijk terrein te winnen’, legt Levelt de scheefgroei uit. Tenminste, bij dieren met binoculair zicht. Bij muizen overlappen de ogen zo’n dertig procent van het gezichtsveld.

Met geavanceerde technieken hoopt hij de lotgevallen van individuele neuronen te kunnen volgen. Het uitgangspunt zijn transgene muizen waarbij slechts een paar procent van de neuronen groen gelabeld is, daardoor is het mogelijk van zo’n groene cel alle uitlopers en contactpunten te observeren.

Venster

De volgende stap is het aanbrengen van een venster in de hersenen van de muis. Het is natuurlijk mogelijk om de hersenen van de muis post mortem in plakjes te verdelen en dan de groene cellen te analyseren. Maar veel mooier is het om letterlijk een raampje in de schedel van de transgene muizen te maken. Door het glas heen kan tweefoton-microscopie de groen gelabelde cellen driedimensionaal in beeld brengen. In levende muizen, wel te verstaan. Het is daardoor mogelijk de uitlopers van zenuwcellen gedurende weken of maanden te volgen.

‘Er zijn maar vier groepen ter wereld die dit ook kunnen en doen’, vertelt Levelt. Dat worden er vijf. Een Amsterdamse onderzoeker doet de vaardigheid momenteel op in het laboratorium van neurowetenschapper Karel Svoboda in Cold Spring Harbor, New York.

Wnt-cascade

Uiteindelijk wil Levelt de informatie over de contactpunten koppelen aan elektrofysiologische metingen van zenuwcellen in hersenplakjes en in verdoofde muizen. En in celkweken wil hij signaleringsroutes uitpluizen die bijvoorbeeld het cytoskelet aanzetten tot de vorming van dendrieten. Zijn aandacht gaat uit naar de Wnt-cascade die behalve bij darmkanker ook een rol speelt bij neuronale ziektes zoals autisme en schizofrenie.

In het onderzoek brengen Levelt en collega’s verminderd functionele eiwitten uit de Wnt-cascade in gekweekte neuronen. Uit het gedrag van de neuronen – maken ze meer of minder dendrieten? – blijkt de rol van het eiwit. Als dat veelbelovend genoeg is, maken de Amsterdammers voor dat gen een transgene muis ‘met venster’ – om zo het effect van het eiwit in levende muizen te bekijken.

Een van de mysteries die Levelt intrigeren is het fenomeen ‘kritische periode’. Menselijke hersenen kunnen gedurende een bepaalde levensperiode heel makkelijk taal leren. Hetzelfde principe doet zich voor als een muis ongeveer vier weken oud is. De visuele cortex is dan extreem gevoelig voor informatie van buiten, hij is gedurende een korte tijd uitermate plastisch. Tenminste, als de muis niet in het donker opgroeit. In dat geval begint de kritische periode op het moment dat de muis in het licht terecht komt en er ook iets te zien valt. Ook dat is een experiment van Levelt, hij wil weten wat de overgang veroorzaakt. Waardoor staan de hersenen opeens zo open voor verandering? Deze vraag intrigeert hem. ‘Ik zou graag wat grip op de kritische periode krijgen.’

Levelt werkt veel samen met andere neurowetenschappers, onder andere met het Nederlands Instituut voor Hersenonderzoek en het recent gestarte Centre for Neurogenomics and Cognition Research van de Vrije Universiteit. ‘De moleculaire neurowetenschap in Nederland liep een beetje achter’, erkent Levelt, ‘maar dat is snel aan het veranderen. Omdat er niet zoveel groepen zijn op dit gebied, zien we elkaar niet als concurrenten, maar vindt er juist veel kruisbestuiving plaats.’

Zie ook

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 maart 2003

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.