'Het besef begint te komen dat Alzheimer een aandachtsstoornis is'

Van huis uit is Helmut Kessels eigenlijk geen hersenwetenschapper. Hij is opgeleid als immunoloog. Tijdens zijn promotieonderzoek aan het Nederlands Kankerinstituut begon het menselijk brein echter steeds meer te lonken. De hersenen kunnen zoveel informatie opslaan, er moet een code zijn om alles te bewaren. Hoe ziet die code eruit? Die vraag liet hem niet meer los. Sindsdien zoekt Kessels antwoorden op hoe het geheugen werkt en de ziekte van Alzheimer herinneringen aantast.

Met dat doel leidt hij sinds 2011 een onderzoeksgroep aan het Nederlands Herseninstituut. Het hele lab verhuist binnenkort naar de Universiteit van Amsterdam, waar hij aan de slag gaat als kersverse hoogleraar Cellular and Computational Neuroscience. In die functie zal hij zijn hersenonderzoek naar synapsen uitbreiden, de punten waarop zenuwcellen onderling contact maken om te communiceren. Synapsen zijn de spil in het aanleggen van een geheugen, of in het geval van dementie, het afbreken ervan. Kessels en zijn collega’s krijgen steeds meer grip op de achterliggende biologische processen. “We weten nu dat synapsen sterker worden door nieuwe dingen te leren, terwijl een gebrek aan hersenarbeid ze weer zwakker maakt.”

Wat is er al bekend over hoe geheugen wordt aangelegd?

“We vormen een geheugen door te leren. Om erachter te komen hoe dat precies werkt geven we muizen een milde, elektrische schok waar ze van schrikken. De muis interpreteert de schok als gevaar en blijft doodstil zitten. Laat je net voor de schok een toon horen, dan leert de muis die twee met elkaar te associëren. Hij bevriest dan al bij het horen van de toon. We zoomden in op de synaps om te zien wat er gebeurt. Stel je een zenuwcel voor met twee synapsen. De elektrische schok die binnenkomt vertelt via een sterke synaps aan de zenuwcel dat er gevaar dreigt. De zenuwcel vuurt en de muis bevriest. Het binnenkomende toontje is slechts met een zwakke synaps verbonden aan de zenuwcel. Bij het horen ervan vuurt de zenuwcel niet en de muis blijft bewegen. Geef je de schok en de toon tegelijkertijd? Dan registreert de zenuwcel een associatie en wordt ook de tweede synaps sterker. Daarna is het horen van de toon genoeg om te signaleren dat er gevaar dreigt. Dit proces gebeurt op een niveau van miljoenen synapsen tegelijk.”

Hoe slaan we zo’n herinnering op?

“Dat heeft alles te maken met eiwitten, zogenaamde receptoren, op het oppervlak van zenuwceluitlopers. Er zijn twee verschillende receptoren, laten we voor het gemak zeggen een blauwe en een rode, met allebei een andere taak. Als je iets leert, doordat de zenuwcel een associatie waarneemt, dan zet hij blauwe receptoren in de synaps. Daarin ligt de herinnering gecodeerd. Die receptoren blijven daar in muizen ongeveer een dag zitten. Door blauwe receptoren in de synaps te zetten, kan je dus een geheugen vormen. We deden testjes met muizen die in hun hippocampus, een hersengebied belangrijk voor leren en geheugen, geen blauwe receptoren hadden. Geef je een schok, dan bevriest deze muis niet. Hij blijft gewoon rondsnuffelen en heeft niet geleerd van de eerste schok. Hij heeft dus geen kortetermijngeheugen. Zet je de blauwe receptoren daarna weer terug in het brein, dan doet het geheugen het weer. Het coderen van een herinnering hangt dus helemaal af van die blauwe receptor, die is cruciaal om te kunnen leren.”

Hoe haal je een herinnering vervolgens weer op?

“Daarin is de rode receptor cruciaal, waar onze groep als een van de weinigen onderzoek naar doet. We weten door dieronderzoek dat na iets geleerd te hebben, de blauwe receptoren langzaamaan vervangen worden door de rode. Na een uur of twintig is alles vervangen, maar de herinnering is niet weg. Die rode is onder normale omstandigheden alleen niet actief, waardoor ook het geheugen op een laag pitje staat. Alleen als de muis alert is wordt de rode receptor en daarmee het geheugen actief. Muizen waarin we de rode receptoren weghalen kunnen heel goed leren, maar de blauwe receptoren worden niet vervangen. Het betekent dat hun geheugen altijd actief is; daar word je knettergek van. Uit ons onderzoek blijkt dat de rode receptor je in staat stelt om het geheugen te onderdrukken, en daarna weer terug op te halen. Samengevat is blauw belangrijk voor het creëren van een herinnering en rood voor het uitzetten en ophalen.”

Kan je aan de codering zien wat een herinnering inhoudt?

“Nee. Stel wij maken precies hetzelfde mee. De kans is groot dat we die gebeurtenis niet hetzelfde coderen, maar andere zenuwcellen en synapsen gebruiken. Een mens heeft miljarden cellen met duizend synapsen en de bedrading wordt bij iedereen anders aangelegd. De zenuwcellen die bij mij een associatie aanleggen tussen een schok en een toon kunnen bij jou net iets anders liggen.”

Is er nog een verschil in codering tussen korte- en langetermijngeheugen?

“Je hoeft maar één keer goed van je fiets te vallen en dat vergeet je nooit meer. Dat is vergelijkbaar met wat de muizen ervaren als ze een schok krijgen, waarbij angst centraal staat. Andere vormen van leren zijn meer gradueel, zoals het leren van Franse woordjes; een kwestie van blijven oefenen. Ik denk dat bij beide geheugens de blauwe receptor betrokken is, maar we weten het niet zeker.”

Waarom onthoud je songteksten beter dan Franse woordjes?

“Als je emotioneel bent gaat leren makkelijker, omdat bijvoorbeeld de concentratie van het hormoon noradrenaline dan hoger is. De blauwe receptor wordt dan makkelijker in de synaps gezet, zowel als je blij of verdrietig bent. Angst werkt ook heel goed. Bijna iedereen weet nog waar hij was tijdens de aanslagen van 9/11.”

Hoe ziet u de behandeling van Alzheimer in de toekomst?

“Ik zie voor me dat iedereen in een verre toekomst vanaf een bepaalde risicoleeftijd regelmatig naar de huisarts gaat voor een preventieve hersenscan. Ziet de arts teveel amyloïd? Dan krijg je een medicijn dat het amyloïd afbreekt, dus al voor de eerste symptomen zich aandienen. Verder ben ik groot voorstander van gedragstherapie om dementie uit te stellen. Problemen oplossen, zoals puzzelen, en nieuwigheid, zoals reizen en nieuwe mensen ontmoeten, zorgen ervoor dat synapsen minder gevoelig zijn voor amyloïd. Blijf je elke dag leren en dingen ondernemen, dan blijf je blauwe receptoren inbouwen sneller dan rode receptoren ze kunnen vervangen. Met andere woorden: als je je hersenen blijft gebruiken zijn je synapsen relatief resistent tegen Alzheimer.”