Zelfs minuscule beschadigingen aan myeline, de beschermlaag rond zenuwcellen, kunnen de timing van hersensignalen ernstig verstoren. Dat blijkt uit Nederlands onderzoek. Scientias.nl sprak met neurowetenschapper Maarten Kole van het Nederlands Herseninstituut, de hoofdauteur van de studie, om te begrijpen hoe het werkt.
Om te begrijpen wat er misgaat, moet je eerst weten wat myeline is. “Myeline is een vetachtige substantie die in meerdere lagen rondom zenuwceluitlopers wordt aangebracht. Myeline wordt gemaakt door een specifieke groep cellen, die we oligodendrocyten noemen. Stel het voor als het plastic in de bedradingen van bijvoorbeeld coaxkabels”, zegt Kole. “Als je een coaxkabel beschadigt, krijg je ruis, een verstoord beeld of helemaal geen signaal meer.”Iets vergelijkbaars gebeurt in de hersenen wanneer de beschermende laag rond zenuwcellen beschadigd raakt.
Myeline is voortdurend in beweging. Kole: “Wat we de laatste jaren hebben geleerd is dat myeline continu wordt aangemaakt. De wikkelingen noemen we dan wel als een soort van ‘isolatie’ maar het leeft, het wordt onderhouden, repareert zichzelf en het aantal wikkelingen over de dagen kan meer of minder zijn.” Juist die dynamiek maakt het systeem kwetsbaar.
Een cruciaal communicatiestation
In hun onderzoek richtten de wetenschappers zich op de verbinding tussen de hersenschors (cortex) en een dieper gelegen hersengebied: de thalamus. Die verbinding is essentieel voor hoe we informatie waarnemen, verwerken en erop reageren. “De thalamus is een cruciaal station waar continu informatie vanuit de cortex naar toe gaat, en ook opgehaald wordt”, legt Kole uit. “De informatieloop staat continu aan en geeft de mogelijkheid om het ‘waar’ en ‘wat’ te bepalen. Op welke plek ben ik in de ruimte en wat raak ik aan? Hoe ver ben ik van iets af?”
Diezelfde route speelt ook een belangrijke rol bij beweging en coördinatie. “Als je beweegt dan kan er via de thalamus ook de cortex geïnformeerd worden hoe lang het duurt voor je iets aanraakt, omdat het ook belangrijk is voor ons coördinatenstelsel”, zegt Kole. Zelfs onze slaap hangt ermee samen. “Als we willen gaan slapen dan schakelt de corticothalamische loop naar een ander ritme en zijn we ons niet meer bewust van wat er gebeurt in de omgeving.”
Een onverwachte kwetsbare plek
Om te onderzoeken wat myelineschade met dit systeem doet, gebruikten de onderzoekers muizen waarbij ze met een speciale stof (cuprizone) myeline konden beschadigen. Dat proces vertoont sterke overeenkomsten met wat er bij mensen met multiple sclerose (MS) gebeurt.
Niet de grote witte zenuwbanen diep in de hersenen bleken het kwetsbaarst, zo blijkt nu, maar juist een klein stukje myeline in de grijze stof van de hersenschors. Dat stukje zit helemaal aan het begin van de zenuwuitloper, vlak bij de cel zelf. Ondanks zijn beperkte omvang heeft schade daar grote gevolgen.
“Muizen kunnen dan minder precies waarnemen”, zegt Kole. “Zo is het bijvoorbeeld lastiger om afstanden in te schatten of te bepalen ‘wat’ ze waarnemen.”
Het brein verliest zijn timing
De onderliggende oorzaak blijkt niet zozeer dat signalen trager worden, maar dat de timing van communicatie ontspoort. “Wat er gebeurt bij het myelineverlies in dat gebied is dat in de cortex juist meer signalen worden gegenereerd maar de hogere frequenties, wanneer pulsen zich sneller opeenvolgen, komen niet aan in de thalamus”, aldus Kole. “Het gevolg is dat de thalamus niet meer weet wanneer er iets ‘waargenomen’ wordt door de cortex.”
Met andere woorden: beschadigde myeline werkt als een filter. Langzamere signalen komen nog door, maar snelle salvo’s worden tegengehouden. Normaal gesproken sturen zenuwcellen in een diepe laag van de hersenschors hun signalen in korte, snelle reeksen, tot wel honderden pulsen per seconde. Juist die snelle patronen zorgen ervoor dat informatie scherp en precies aankomt.
Door het myelineverlies lopen signalen enkele milliseconden vertraging op. Dat klinkt verwaarloosbaar, maar voor het brein is timing alles. Hersengebieden moeten informatie van verschillende zintuigen en systemen exact op elkaar afstemmen. Als één onderdeel uit de pas loopt, raakt het geheel ontregeld.
Nieuwe blik op cognitieve klachten bij MS
Dit helpt wetenschappers beter begrijpen waarom MS-patiënten vaak kampen met cognitieve problemen. Kole: “Mensen met MS hebben vaak te maken met cognitieve klachten zoals langzaam reageren en problemen met aandacht vasthouden. Vaak wordt dit gekoppeld aan het idee dat impulsen zich langzamer verplaatsen. Maar wat we vonden is dat bij myelineverlies in de cortex er meer elektrische impulsen werden gegenereerd en de hoge frequenties niet aankwamen in de thalamus.”
Meer dan alleen MS
MS is niet de enige aandoening waarbij myelineschade een rol speelt. “Demyelinisatie komt ook bij andere wittestofaandoeningen voor. Zoals de leukodystrofieën die een genetische oorsprong hebben”, zegt Kole.
De grote vraag is of beschadigde myeline ooit goed te herstellen is. Kole blijft voorzichtig optimistisch. “Dat zal nog een jaar of vijf of tien duren. Wereldwijd wordt er veel onderzoek gedaan om de myelineplasticiteit te bevorderen en daardoor meer weerbaar te maken voor of na schade.”
Toch is er ook reden voor hoop. “In samenwerking met andere onderzoekers hebben we zelf recentelijk een nieuw mechanisme gevonden hoe myelineschade beperkt zou kunnen worden. In de komende jaren willen we nieuwe medicijnen testen en onderzoeken of deze myeline kunnen beschermen tegen schade.”
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Hersenen MS-patiënt krimpen tot 1,2 procent per jaar en Waarom vrouwen veel vaker alzheimer of MS krijgen dan mannen. Of lees dit artikel: Meer schermtijd voor opa en oma: computeren beschermt mogelijk hun brein.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
