Je leest:

Zenuwcellen kunnen selectief luisteren

Zenuwcellen kunnen selectief luisteren

Auteur: | 8 maart 2005

Na oefening zijn zenuwcellen in het ruggenmerg gevoeliger voor actiepotentialen uit het brein. Ontvangende neuronen spitsen hun oren.

Na oefening zijn zenuwcellen in het ruggenmerg gevoeliger voor actiepotentialen uit het brein. Ontvangende neuronen spitsen hun oren.

Een groep studenten demonstreert in Den Haag. In het geroezemoes zal de uitroep ‘Op-rut-te!, op-rut-te!’ van één demonstrant niet gehoord worden. Meer effect heeft het als tientallen studenten deze leus scanderen. Op deze manier maken groepen zenuwcellen zich beter verstaanbaar, zo is een jaar of vijf jaar geleden duidelijk geworden. Neuronen die ritmisch vuren, communiceren effectiever.

Maar de ontvanger doet ook wat. Op zijn werkkamer hoort de staatssecretaris voor hoger onderwijs het gejoel van een groep voorbijtrekkende studenten. Ze roepen steeds dezelfde leus, maar wat ze roepen is Rutte niet duidelijk. Hij spitst zijn oren en concentreert zich op het repeterende geluid. Op-rut-te!, op-rut-te! Na een paar keer herkent hij de leus en doet het raam van zijn werkkamer dicht.

Ontvangende zenuwcellen kunnen als het ware hun oren spitsen, ontdekten Nijmeegse onderzoekers. Na enige training brengen de ontvangende cellen de hoogte van hun membraanpotentiaal in hetzelfde ritme als de actiepotentialen van de zendende neuronen, zodat ze signalen sneller doorsturen.

Zenuwcellen die selectief luisteren: dat is nieuw. ‘Bij dieren was zoiets al eerder opgemerkt, wij hebben nu als eerste aangetoond dat het functioneel werkt bij mensen,’ vertelt Jan-Mathijs Schoffelen, eerste auteur van de publicatie over deze vinding. ‘Het heeft alles te maken met ritmisch vuren van actiepotentialen, daar stemt de ontvangende groep op af.’

Schoffelen – derdejaars aio en van origine arts – liet proefpersonen een filmpje zien met kleiner wordende cirkels. Wanneer de cirkels plots sneller verkleinen, moeten ze hun pols laten zakken.

Schoffelen wil weten hoe het signaal vanuit de primaire motorcortex in de hersenen via de alfa-motorneuronen in het ruggenmerg de spieren in de onderarm bereikt. Hij werkt bij het FC Donderscentrum voor cognitieve neuro-imaging en beschikt daar over een MEG-apparaat. Daarmee kan hij – via een magnetisch veld – actiepotentialen meten van cellen in de primaire motorcortex (magneto-encefalogram). Motorneuronen in het ruggenmerg zijn bij mensen echter niet direct te meten. Daartoe plaatst hij elektroden op de onderarm van proefpersonen (elektromyogram), die spierpulsjes meten die rechtstreeks worden veroorzaakt door de uitlopers van alfa-motorneuronen in het ruggenmerg – de spierpulsjes vormen daarom een maat voor de activiteit van ruggenmergcellen.

Schoffelen vertelt: ‘Zonder training duurt de tijd tussen sneller bewegende cirkels en de polsbeweging 350 tot 400 milliseconden. Maar er zit een systematiek in het filmpje: de snelheidsverandering volgt een patroon. De proefpersonen leren wanneer er een nieuwe impuls komt, want na een tijdje zien we dat de reactietijd sneller is in het interval waarin de impuls vaak voorkomt, en langzamer als de impuls op een onverwacht moment komt.’

Klik op de afbeelding voor een grotere versie

Dat komt omdat de neuronen in het ruggenmerg gevoeliger worden. Iedere zenuwcel ontvangt voortdurend actiepotentialen via de uitlopers van allerlei andere cellen. Zij verhogen de membraanpotentiaal van het ontvangende neuron. Komt die membraanpotentiaal boven de drempelwaarde van -70 mV uit, dan gaat die zenuwcel zelf vuren.

‘Na training komt het ritme van de spierpulsen aan de onderarm keurig overeen met de ritmisch vurende cellen in de hersenen – op momenten dat snelheidsverandering waarschijnlijk is. Uit die coherentie concluderen we dat de membraanpotentiaal van de neuronen in het ruggenmerg een cyclische activiteit vertoont, zeg maar een sinusvorm, die overeenkomt met het ritme van vurende hersencellen. Het ritme in het ruggenmerg loopt acht milliseconden achter op de primaire motorcortex: precies de tijd die het duurt voordat actiepotentialen uit de primaire motorcortex de motorneuronen in het ruggenmerg bereiken.’

Bron:

‘Neuronal coherence as a mechanism of effective corticospinal interaction’, Jan-Mathijs Schoffelen, Robert Oostenveld en Pascal Fries, Science, 1 april 2005

Bezoek de website van Bionieuws

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 08 maart 2005

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.