Grote rol voor kleine hersenen in sociaal gedrag

Lang dachten we dat onze kleine hersenen niks anders deden dan bewegingen coördineren. Een belangrijke taak hoor; als voortbeweging niet getimed wordt, lopen we als een dronkeman over straat. Wel is het een simpele taak. De kleine hersenen hebben echter meer functies die niks met beweging te maken hebben, maar met cognitieve en emotionele processen zoals geheugen en angst, wijst onderzoek de laatste jaren uit.

Neurowetenschappers van Albert Einstein College of Medicine in New York, geleid door hoogleraar Kamran Khodakhah, leveren daar nu sterk bewijs voor. In muizen sturen de kleine hersenen sociaal gedrag en mogelijk zelfs verslaving aan, rapporteren ze deze week in Science. Toen ze de zenuwcellen in de kleine hersenen van muizen stillegden, hadden de beestjes geen interesse meer in contact met een soortgenoot.

Dopamine

De kleine hersenen, ook cerebellum genoemd, staan in direct contact met een dichtbij gelegen gebied in de grote hersenen. Dat laten de door Khodakhah uitgevoerde proeven zien. Het gebied waar het om gaat is de area tegmentalis ventralis (VTA). Van zenuwcellen in de VTA is bekend dat ze de stof dopamine aanmaken en die overbrengen naar andere hersengebieden. Die hersengebieden samen vormen een circuit, het zogenaamde ‘beloningssysteem’, dat motivatie oproept, en verlangen naar een beloning (zoals eten of seks). Van de VTA is bekend dat deze belangrijk is voor sociaal gedrag. Ook is deze groep zenuwcellen gelinkt aan verslaving.

In een experiment stimuleerden Khodakhah en zijn team zenuwcellen in het cerebellum van muizen, via optogenetica. Dat is een techniek waarmee je via lichtpulsen de activiteit van individuele zenuwcellen – alleen de cellen die lichtgevoelige eiwitten krijgen toegediend – kunt beïnvloeden. Hierdoor werd de VTA actief; de verbinding werkt dus.

En dat niet alleen. Stimulatie van het cerebellum had ook weerslag op het gedrag van de muizen. Tijdens een experiment liepen de diertjes rond in een kooitje. Zodra ze in een hoekje gingen zitten, werden de cellen van het cerebellum die in contact staan met de VTA gestimuleerd met licht. Kennelijk voelde dat voor de muizen als een beloning: ze bleven terugkomen naar dat hoekje, zoekend naar nog zo’n shot genot.

Sociaal contact

In een andere proef werden de zenuwcellen van het cerebellum die in verbinding staan met de VTA stilgelegd. Ineens waren de muizen niet meer geïnteresseerd in soortgenoten, terwijl ze normaal gesproken graag met elkaar omgaan. Sociaal gedrag werkt namelijk belonend; het was al bekend dat de VTA hiervoor van belang is. Volgens Khodakhah en collega’s is de verbinding vanuit het cerebellum naar de VTA krachtig genoeg om de afgifte van dopamine in het beloningssysteem te sturen. De onderzoekers gaan zelfs al wat verder door te suggereren dat een kink in deze kabel wellicht bijdraagt aan autismespectrumstoornissen.

Afwijkingen in de kleine hersenen zijn bij mensen inderdaad eerder in verband gebracht met mentale stoornissen als autisme, schizofrenie en verslaving. Of de door de Amerikanen ontdekte verbinding echt een rol speelt bij deze aandoeningen moeten toekomstige studies met mensen uitwijzen.

Vergeten studies

“Voor veel onderzoekers zal deze functie van het cerebellum totaal nieuw zijn”, reageert Benno Roozendaal, hoogleraar neurowetenschap van gedrag aan de Radboud Universiteit in Nijmegen die niet betrokken was bij het onderzoek. “Het cerebellum is voor motorische functies, zo staat het in de boeken. Eigenlijk zeg ik dat in mijn college ook nog steeds.”

In de jaren zestig en zeventig zijn er wel proefdierstudies gedaan waaruit bleek dat de kleine hersenen ook actief zijn bij geheugenprocessen en emoties, weet Roozendaal. “Dit zijn grotendeels vergeten studies. Geheugenonderzoekers zagen deze aanwijzingen niet als mainstream en richtten zich weer op andere structuren zoals de hippocampus.”

Baan van zenuwvezels

Het mooie aan het onderzoek van Khodakhah en consorten, vindt Roozendaal, is dat zij door middel van optogenetica laten zien dat er echt een baan van zenuwvezels loopt tussen de kleine hersenen en de VTA. Via het meer gangbare fMRI-onderzoek zie je dat niet. Alleen de hersengebieden betrokken bij bepaald gedrag ‘lichten dan op’. Door fMRI-studies weten we dat de kleine hersenen, naast nog een zwik andere hersenstructuren, actief worden bij cognitieve en emotionele processen. Maar de anatomische zenuwbanen tussen die gebieden bleven voorheen onbekend.

De onderzoekers laten ook overtuigend zien dat de door hen ontdekte verbinding werkt: als je hem activeert krijg je sociale muizen. De vraag is nog wel of deze route naar de VTA de enige verbinding is die dit gedrag aanstuurt. Roozendaal: “Misschien zijn er wel meer routes.” Door de Amerikanen krijgen de ondergewaardeerde kleine hersenen sowieso weer wat meer credit. “Ze hangen er niet maar een beetje bij”, aldus Roozendaal. Ze maken ons tot sociale wezens.