Voor zoogdieren is het, net als voor mensen, belangrijk om gevaarlijke plaatsen te mijden. Een dier kiest liever een voedselplek waar hij rustig kan eten, dan een voedselplek waar roofdieren elk moment op kunnen duiken. Het leren maken van koppelingen tussen tijd en plaats (tijd-plaats-leren) is hierbij van essentieel belang. De Groningse hoogleraar chronobiologie Menno Gerkema toonde aan dat de biologische klok ervoor zorgt dat zoogdieren tijd en plaats aan elkaar kunnen verbinden.

Het was al bekend dat bijen en vogels dankbaar gebruik maken van hun biologische klok, maar onderzoek bij zoogdieren werd bemoeilijkt omdat er geen geschikte methode bestond. Gerkema gebruikte in zijn onderzoek een doolhof met drie gangen. Hierin liet hij muizen vrij rond lopen. In elke gang konden de knaagdiertjes een stukje voedsel vinden. Dit voedsel was echter niet altijd vrij verkrijgbaar. Afhankelijk van het tijdstip kregen de muizen een zwak stroomstootje in één van de drie gangen. Al snel leerde de dieren plaatsen op te zoeken waar voedsel ‘gratis’ was en plaatsen te mijden waar de voedselbeloning ten koste ging van een stroomstootje.

Per toeval veilig

Hiermee liet Gerkema zien dat muizen een koppeling kunnen leggen tussen tijd en plaats, maar dit zegt nog niets over hoe deze koppeling tot stand komt. Om daar verder inzicht in te krijgen, ging hij aan de slag met twee genen die invloed hebben op de biologische klok, Cry1 en Cry2. Door beide genen uit te schakelen, moest een aantal muizen het helemaal zonder biologische klok stellen. Wanneer deze knaagdieren werden losgelaten in het doolhof, waren zij niet in staat om hun voedsel op veilige plekken te halen. De zoekstrategie van de veranderde muizen bracht hen soms per toeval in een veilige gang en even zo vaak in een onveilige gang.

Cry genen (en daarmee de biologische klok) zijn noodzakelijk voor tijd-plaats-leren bij zoogdieren. Dieren maken gebruik van deze strategie bij situaties waarin ze een risico moeten inschatten. Het is dan ook alleen in die situaties dat de veranderde muizen slechter presteren dan de ‘normale’ muizen. Bij een systeem waarin de dieren moeten kiezen tussen een voedselbeloning of een stroomstootje is er tussen beide groepen geen verschil. Hierdoor weet Gerkema zeker dat het algehele leergedrag van de veranderde muizen het nog doet en dat het verschil tussen de groepen is toe te schrijven aan de Cry genen van de biologische klok.

Verlies van tijdsbesef

Ook mensen koppelen tijd en plaats om het geheugen te structureren. Het vermogen om deze koppeling te maken, neemt af naarmate je ouder wordt. Bij patiënten met de ziekte van Alzheimer kan deze ontkoppeling zo ver gaan dat zij hun hele tijdsbesef verliezen. Om meer inzicht te krijgen in de ziekte gaat Gerkema zich nu richten op ouder wordende muizen. Hoe tijd-plaats-leren precies verandert als muizen ouder worden, kan nieuwe inzichten geven in het ontstaan en voorkomen van de ziekte van Alzheimer.