Je hangt op de bank, kijkt uren achter elkaar naar slechte series en eet te veel junkfood. Alles om de gedachten aan je ex, die je net gedumpt heeft, te verdrijven. Wat als je die gedachten kon opsporen en wissen? Dat dácht hersenwetenschapper Steve Ramirez (MIT) niet alleen, hij begon ook écht te onderzoeken of dat zou kunnen. Samen met zijn collega Xu Liu publiceerde hij in iets meer dan een jaar twee baanbrekende artikels in de topbladen Nature en Science. Over de breuk met zijn ex is hij inmiddels al lang heen, maar de fascinatie voor het geheugen is gebleven.
Herinneringen aan een schok
In hun eerste experiment brachten de wetenschappers de vorming van een herinnering in kaart. Ze wisten al dat het hersengebied de hippocampus een belangrijke rol speelt bij de opslag van herinneringen. Mensen met een beschadigde hippocampus – zoals de wereldberoemde patiënt HM (zie onderstaand kader Een geheugen van enkele seconden) – kunnen geen nieuwe herinneringen vormen en herinneren zich niets van de jaren voorafgaand aan de beschadiging. Terwijl ze zich vaak wél dingen herinneren van veel eerder in hun leven.
Reden voor wetenschappers om aan te nemen dat de oudste herinneringen ergens anders liggen opgeslagen. Ramirez en Liu stopten voor hun onderzoek een paar muizen in een kooi en dienden ze stroomstootjes toe via hun pootjes. Toen de dieren later opnieuw de kooi betraden, herinnerden ze zich de schokjes. Ze verstijfden en hielden zich stil in een hoekje. De muizen kregen vervolgens een biochemische cocktail in hun hippocampus gespoten. In die cocktail zat ook een gen dat voor een lichtgevoelig eiwit codeert. Hersencellen die meehelpen de herinneringen te vormen gaan dat eiwit produceren. Hierdoor worden ze zelf lichtgevoelig. Handig: als de herinnering eenmaal was opgeslagen, zou laserlicht die kunnen activeren. En dat was precies wat er gebeurde. Ramirez en Liu konden het trauma opnieuw activeren. Ook in een kooi waar de dieren nog nooit geweest waren, verstijfden ze nadat de laser hun herinnering had geactiveerd.
Een geheugen van enkele seconden
Henry Molaison (1926-2008) is waarschijnlijk de beroemdste patiënt uit de geschiedenis van het breinonderzoek. Henry leed aan zulke ernstige epilepsie dat artsen toen hij 27 was, besloten om een stukje van zijn hersenen weg te snijden. Alleen wisten ze in die tijd (1953) niet precies welk stukje dat moest zijn. Neurochirurg William Scoville besloot te gaan voor een stuk van de hippocampus, een deel van de gyrus parahippocampalis en de amygdala. Een verschrikkelijke vergissing, zo bleek al snel. De epileptische aanvallen namen weliswaar af, maar HM – zoals hij in de literatuur genoemd werd – had vanaf dat moment een geheugen van slechts enkele seconden tot minuten. Nieuwe feiten of gebeurtenissen kon hij niet onthouden. 1953 werd zijn eeuwigdurende heden. H.M.’s intelligentie bleek echter onaangetast en feiten en ervaringen van ver vóór de operatie kon hij zich ook prima herinneren. Verder bleken zijn motorische vaardigheden nog intact en kon hij nieuwe dingen – zoals figuren tekenen – wel aanleren en onthouden. H.M. werd een ontzettend belangrijke proefpersoon voor psychologisch onderzoek. Meer dan duizend wetenschappelijke artikelen zijn aan hem te danken. Dankzij hem leerden onderzoekers dat de hippocampus een cruciale rol speelt bij de geheugenvorming. En dat het geheugen voor praktische vaardigheden op een andere plek ligt opgeslagen. In 2014 werd zijn volledige brein in kaart gebracht. Het werd in dunne plakjes gesneden en gedigitaliseerd, waardoor een 3D-model ontstond.
Veranderend geheugenspoor
Als je iemand voor de eerste keer ontmoet, worden allerlei hersencellen actief. Ze reageren op wat je ziet, ruikt, voelt en hoort. Die geactiveerde cellen laten een soort afdruk achter in je brein. Ook nadien blijven de cellen met elkaar verbonden. Als je later terugdenkt aan de ontmoeting, activeert je brein het spoor van hersencellen. Je herbeleeft het moment als het ware. Maar deze herinnering kan veranderen. Dat komt doordat ons geheugen er niet is om een keurig plaatje van een moment op te slaan, maar om ons in de toekomst te helpen beter met gebeurtenissen om te gaan. Als er nieuwe informatie is over het verleden, moet die worden toegevoegd en wordt de oude herinnering waar nodig aangepast. Het geheugenspoor vormt dan nieuwe verbindingen. Reconsolidatie heet dit.
Ramirez en Liu bleken in staat dit bij muizen te doen. Ze stopten muizen in een blauwe kooi zonder ze een schok te geven. Na een tijdje, genoeg om een mooie herinnering te vormen, werden de muizen eruit gehaald. De volgende dag moesten de muizen een rode kooi in, met een andere vorm en geur. Hier werd de herinnering aan de vorige dag opgehaald door met laser op de hippocampus te schijnen. Precies tegelijkertijd kregen de muizen een schok in hun pootjes. Op dag drie werden de muizen weer in de blauwe kooi gezet. Daar verstijfden ze direct van angst, ook al hadden ze in die kooi nooit een schok gehad. De onderzoekers hadden hun herinnering vervalst.
Weg depressie
Het werk vormde de basis voor een aantal vervolgstudies waarin onder andere een verloren herinnering werd opgevist en een negatieve omgezet in een fijne herinnering. Vorig jaar publiceerden Ramirez en collega’s een studie waarin ze fijne herinneringen activeerden bij depressieve muizen. Eerst brachten ze de zenuwcellen in kaart die geactiveerd zijn als een mannetjesmuis tijd mag doorbrengen met een vrouwtje. Vervolgens mocht het mannetje tien dagen niet bewegen. In die tijd verloor de muis zijn voorkeur voor suiker. Gewoon water was ineens ook prima voor hem. Wanneer hij bij zijn staart werd opgepakt, spartelde hij amper tegen. Kortom: hij was zijn interesse in leuke dingen verloren.
Vervolgens activeerden de onderzoekers met laserlicht het geheugenspoor van de fijne tijd met het vrouwtje. Binnen een paar minuten voelden de muizen zich al beter. Door twee keer per dag gedurende vijf opeenvolgende dagen de mooie herinnering te activeren, lieten de muizen op dag zes alweer ‘gelukzoekend’ gedrag zien, ook wanneer het patroon niet met het licht geactiveerd was. Gestreste dieren die in die vijf dagen een vrouwtje om zich heen hadden, bleven echter depressief. Het was dus niet een kwestie van het wegnemen van de nare omgeving of het toevoegen van een fijne omgeving. Dat de muizen weer vrolijk werden, lag aan het activeren van hun goede herinneringen.
Mensenhersenen onder stroom
Leuk voor die muizen, maar hoe zit het met ons? Geen mens zit erop te wachten een biochemische cocktail te nemen om vervolgens met laserlicht beschenen te worden. Daarnaast is het nog maar de vraag of dat zou werken. Depressie is bij de mens een complexe aandoening, die op veel verschillende manieren tot uiting kan komen.
“Bovendien loop je bij dit soort toepassingen tegen ethische grenzen aan”, zegt geheugendeskundige Elke Geraerts. Geraerts deed aan verschillende universiteiten jarenlang onderzoek naar het gemak waarmee ons geheugen gefopt kan worden. “Zelfs al zou zo’n toepassing bij de mens werken, en dat betwijfel ik, dan is het de vraag of je dit moet willen. Ik ben ervan overtuigd dat de menselijke geest zelf in staat is om negatieve herinneringen te verwerken. Ik zie de noodzaak niet in van dit onderzoek. Ook niet voor heel depressieve patiënten. Bij hen is er vaak meer aan de hand dan problemen met het geheugen. Zo hebben ze bijvoorbeeld verstoorde serotoninespiegels, die gezonde mensen een geluksgevoel geven.”
Jaap Murre, hoogleraar theoretische neuropsychologie aan de universiteit van Amsterdam, is het niet met haar eens. “Zo vergezocht is het niet en voor sommige patiënten, bijvoorbeeld met ernstige posttraumatische stress, is het niet mogelijk dit zelf te overwinnen. Mijn collega Merel Kindt gebruikt nu al een methode waarbij ze de emotie loskoppelt die met een heftige herinnering gepaard gaat. Dat doet ze door de herinnering op te roepen en tegelijkertijd een medicijn toe te dienen.”
Dat lijkt op een methode die al langer bij patiënten met posttraumatische stressstoornis wordt toegepast. “Door een oud-soldaat over erge gebeurtenissen na te laten denken en hem tegelijkertijd een rekensom te laten maken, kan dit ook. Hierdoor belast je zijn werkgeheugen tegelijkertijd met het oproepen van de herinnering waardoor er minder focus op de herinnering komt en je het geheugen als het ware afleidt.”
Heftige verhalen
In 2014 probeerde een groep Nederlandse, Duitse en Britse wetenschappers om bij mensen herinneringen echt te wissen. Het lukte. Maar er kwam wel grof geschut aan te pas. De groep proefpersonen bestond uit patiënten die ter behandeling van hun depressie elektroconvulsietherapie (ECT) kregen. Bij die techniek geven elektroden op het brein stroomstootjes af in de hoop de klachten te verlichten. Het is vaak de laatste uitweg als andere behandelingen zoals medicijnen falen.
In het experiment kregen de proefpersonen een week voor hun therapie twee reeksen foto’s te zien waarbij een emotioneel verhaal hoorde. Eén serie ging over een jongetje dat met zijn moeder over straat loopt en plotseling wordt doodgereden. De tweede serie vertelde het verhaal van twee zussen van wie er één ernstig wordt mishandeld. De onderzoekers kozen voor pakkende verhalen omdat emoties herinneringen sterker maken.
Op de dag van de behandeling kregen de deelnemers de eerste foto van een van de verhalen te zien en werd hen gevraagd weer aan het verhaal te denken. Meteen daarna kreeg een deel van hen de ECT-behandeling. De helft van die behandelde groep moest meteen na de behandeling vertellen wat ze nog van beide fotoreeksen wisten. De andere behandelde helft werd een dag later ondervraagd. Opmerkelijk genoeg was bij deze laatste groep de herinnering aan de serie die ze vlak voor de behandeling gezien hadden, verdwenen. Ze wisten niet meer dan iemand die maar wat aan het gokken was. Van de serie die ze alleen een week ervoor gezien hadden, wisten ze nog wel dingen te vertellen.
De groep die geen ECT kreeg, wist vanzelfsprekend meer over het verhaal dat ze het laatst gehoord hadden. En de groep die wel ECT kreeg, maar meteen na de behandeling werd ondervraagd, wist van beide verhalen evenveel. Dat komt omdat herinneringen in de eerste uren nadat ze geactiveerd zijn een beetje broos zijn. De verbinding tussen de betrokken hersencellen is minder sterk. Normaal gesproken herstellen de verbindingen zich na verloop van tijd weer. Maar door de stroomschok gebeurde dat niet. Op die manier gum je de herinnering als het ware uit. Dat de proefpersonen meteen na de ECT nog wel wat van het verhaal wisten, komt omdat het even duurt voordat de elektriciteit effect heeft. Het was het eerste onderzoek dat het aanpassen van herinneringen bij mensen aantoonde.
Murre en collega’s van de Erasmus Universiteit Rotterdam deden vergelijkbaar onderzoek en zagen een langere periode van geheugenverlies. De behandelde personen vergaten (deels) het wereldnieuws van de drie maanden voor de ECT-behandeling. “Dat komt doordat wij tien tot twintig ECTbehandelingen gaven. In het experiment met de fotoseries was dit er maar één. Hoe meer behandelingen, hoe meer geheugen je wist.”
Wereldgebeurtenissen van voor die tijd herinnerden ze zich wel goed. “Daarnaast zagen wij bij onze proefpersonen dat het normale langetermijngeheugen – waarmee je bijvoorbeeld woorden uit een vreemde taal onthoudt – vooruitging. Dat komt omdat mensen met een zware depressie ook een slechte geheugenfunctie hebben”, zegt Murre. Door de depressie te behandelen, knapte ook hun geheugen op.
Superieur geheugen
Weet jij nog wat je deed op 3 oktober 2001? Waarschijnlijk niet, tenzij het toevallig een bijzondere dag als je trouwdag of je verjaardag was. Maar iemand met hyperthymesia, ofwel een superieur autobiografisch geheugen, had je waarschijnlijk verteld wat hij die dag at, naar welke muziek hij luisterde, wat er in het wereldnieuws was en wat voor weer het was. Ook als het een doodnormale dag voor hem was. Wereldwijd kregen intussen twintig mensen deze diagnose. Hun herinneringen blijken voor 97 procent te kloppen met de werkelijkheid. Hoe kan dat?, vroegen onderzoekers zich in 2013 af. Treden er in hun hersenen geen veranderingen in de geheugensporen (reconsolidatie) op? Het lijkt van wel. Uit een aantal experimenten bleek dat deze geheugenmeesters net zo gevoelig zijn voor valse associaties als andere proefpersonen en dat ze zelfs gevoeliger waren voor inprenting van verkeerde informatie aan bestaande herinneringen. Hoe het dan toch kan dat hun geheugen voor persoonlijke details zo precies is? Dat is nog een raadsel.
Vergeetmedicijn
Het onderzoek kan helpen om de behandeling van mensen met fobieën, trauma en verslaving te verbeteren. Dat laatste lukte een groep wetenschappers vorig jaar al bij muizen. Ze gaven de dieren medicatie die de verbindingen tussen de cellen in het geheugenspoor verbrak, waardoor de muizen hun verslaving ‘vergaten’. En een ander onderzoeksteam schreef in februari van dit jaar in Nature Neuroscience dat met een vergelijkbare lasertechniek als die van Ramirez verslaafde muizen cocaïne even interessant gingen vinden als een fysiologische zoutoplossing. Dat lukte door de herinnering aan de kamer waar de dieren cocaïne kregen, te verwisselen voor de kamer waar ze de zoutoplossing kregen.
Toch is het wissen van ons eigen menselijke geheugen nog ver weg. ECT is geen therapie die je breed wil toepassen. Liever zouden onderzoekers net als voor de verslaafde muizen een vergeetmedicijn ontwikkelen. Wellicht wordt dat in de toekomst naast bestaande gedragstherapieën gebruikt. Met gedragstherapie leer je van een therapeut om bijvoorbeeld een positieve herinnering aan spinnen te creëren. Was je er eerst bang voor, maar kun je er uiteindelijk zelfs een vasthouden, dan komt die nieuwe herinnering net als de oude, angstige herinneringen in je brein te liggen.
Die angst kan later toch weer opduiken, omdat de herinnering nog in je brein ligt. Het zou mooi zijn als je die angstige herinnering helemaal kon wissen. “De vraag is hoeveel sporen je dan moet wissen. Bij een traumatische gebeurtenis horen vaak talloze herinneringen en dus geheugensporen”, zegt Geraerts, die zich inzet als consultant bij haar eigen bedrijf. Zo herinner je je bij een auto-ongeluk misschien de geur van het rubber op asfalt en de schreeuwende stemmen om je heen. Die allemaal opsporen, opnieuw activeren en wissen is misschien wel onmogelijk.
Dit artikel verscheen in het aprilnummer van Eos 2016.