Knaagdieren zijn altijd aan het knagen. Dat is niet alleen nodig voor het onderhouden van het gebit, maar wordt ook beloond door de hersenen.
Knaagdieren knagen de hele dag door. Dat doen ze niet alleen omdat hun tanden blijven groeien, maar ook omdat hun hersenen dat gedrag actief aanmoedigen. Onderzoekers van de University of Michigan hebben een nieuw hersencircuit gevonden dat tastprikkels rond de tanden koppelt aan de productie van dopamine in de hersenen, een stof die betrokken is bij motivatie en beloning. De studie verscheen in het vakblad Neuron.
Niet alleen een reflex
Lange tijd dachten onderzoekers dat knaaggedrag vooral bestond uit een eenvoudige reflex. Knaagdieren, zoals muizen, ratten en eekhoorns, moeten blijven knagen om hun snijtanden kort en bruikbaar te houden. Bij knaagdieren groeien die tanden namelijk hun hele leven door. Zonder die slijtage kunnen tanden te lang worden, waardoor de stand van de kaak verandert en eten onmogelijk wordt.
Toch blijkt daar meer achter te zitten. “Vroeger ging iedereen ervan uit dat het knagen van een knaagdier vooral werd gestuurd door mechanische noodzaak,” zegt onderzoeker Bo Duan. “Wat we nu hebben ontdekt is dat het gedrag gemotiveerd wordt.” Volgens hem laat het onderzoek zien dat er een duidelijk zenuwcircuit bestaat dat signalen uit de tanden verbindt met dopamine-neuronen in de hersenen. “Dat vertelt ons dat zelfs hele simpele onderhoudsgedragingen actief door de hersenen worden beloond.”
Onverwachte opsplitsing
De onderzoekers kwamen dit op het spoor toen ze tijdens een ander onderzoek naar tastzintuigen opmerkten dat sommige muizen na hun experimenten opvallend lange tanden kregen. Dat was vreemd, omdat gezonde knaagdieren hun tanden normaal juist op lengte houden door veel te knagen. Die observatie bracht de onderzoekers op het idee dat knaaggedrag misschien niet alleen door een simpele reflex wordt aangestuurd, maar ook door een motiverend component.
Om dat te onderzoeken werkte Duan samen met Joshua Emrick, een tandarts en neurowetenschapper aan de School of Dentistry van de University of Michigan. Samen bekeken ze hoe tastinformatie uit het gebied rondom de tanden wordt verwerkt door het zenuwstelsel. Daarbij ontdekten ze dat tastgevoelige zenuwcellen signalen uit het weefsel rond de tanden doorgeven aan een ‘schakelstation’ in de hersenstam. Vanuit daar splitst het signaal zich op in twee routes.
Leestip: Waarom beweeg je sneller als je ergens blij van wordt? Dopamine speelt een sleutelrol
De eerste route gaat naar de motorneuronen in de hersenen die de kaakbewegingen aansturen. Die route helpt dus bij het echte knagen: het openen en sluiten van de kaak en het goed positioneren van de snijtanden. De tweede route loopt via andere hersengebieden naar een dopaminesysteem in het midden van de hersenen. Die route zorgt voor de motivatie om het gedrag te blijven herhalen.
Volgens de onderzoekers is juist die combinatie belangrijk. “Als je de ‘motivatieroute’ blokkeert blijft de motorische route dus nog wel intact, en dat is nog steeds genoeg om de tanden te onderhouden,” zegt Duan. “Maar zonder die extra motivatie komt het knaaggedrag veel minder voor. Die extra motivatie is dus heel belangrijk.”
De onderzoekers zagen ook dat het verstoren van het motiverende circuit grote gevolgen had. Wanneer de route werd onderbroken stopten de muizen met hun normale knaaggedrag en ontstonden als gevolg daarvan ernstige gebitsproblemen. Andersom leidde het activeren van de route tot de productie van dopamine in een hersengebied dat bekendstaat om zijn rol bij het belonen en motiveren van gedrag. Daarmee leveren de onderzoekers sterk bewijs dat knaaggedrag niet alleen voortkomt uit een lichamelijke noodzaak, maar ook door het brein wordt beloond.
Ernstige mondproblemen
Hoewel het onderzoek is gedaan bij muizen denken de onderzoekers dat het motiverende circuit ook bij andere zoogdieren aanwezig kan zijn. Dat maakt de studie mogelijk ook relevant voor ons. Alhoewel onze tanden niet onbeperkt doorgroeien vertonen ook mensen soms herhalend gedrag met hun tanden. Denk bijvoorbeeld aan tandenknarsen of nagelbijten. De onderzoekers denken daarom dat mensen mogelijk over een vergelijkbaar motiverend circuit beschikken dat soms dus ook problemen kan veroorzaken.
Hun vermoeden steunt ook deels op het feit dat er al langer een link lijkt te bestaan tussen een tekort of overschot aan dopamine en het ontstaan van mondproblemen. Zo hebben eerdere onderzoeken al bewezen dat mensen met een tekort aan dopamine vaker problemen met de stand van het gebit hebben. Andersom is er ook een voorbeeld te noemen. Parkinsonpatiënten krijgen voor hun behandeling soms dopamine-achtige middelen toegediend. Als gevolg daarvan kunnen mensen soms met hun tanden gaan knarsen.
“Ik denk dat het belangrijkste gevolg van dit onderzoek is dat dit ons helpt begrijpen waarom dieren repetitief mondgedrag hebben en hoe dat mogelijk ook een rol kan spelen bij mensen,” zegt Emrick. “We hebben eerlijk gezegd nog geen gerichte behandelingen voor de onderliggende oorzaak voor tandenknarsen en nagelbijten. Dat terwijl zulke problemen wel degelijk veel schade aan kunnen richten. Daarom proberen we voor nu eerst goed te begrijpen hoe en waar dit gedrag in de hersenen wordt aangestuurd.”
De onderzoekers gaan nu verder onderzoeken of soortgelijke beloningsroutes ook betrokken zijn bij ander gedrag. “We denken dat deze motiverende circuits vaker voorkomen,” zegt Duan. “Als we begrijpen hoe deze circuits zijn georganiseerd, kunnen we ze misschien ooit gericht bijsturen op het moment dat er gedragsproblemen ontstaan.”
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook In de strijd tegen de illegale handel in olifantenivoor en neushoornhoorns moeten deze schattige knaagdieren nu het verschil gaan maken en Kieskeurig of bliksemsnel: bosmuizen blijken twee tactieken te hebben voor het verzamelen van kastanjes . Of lees dit artikel: Nieuwe methode kan met een foto van een pootafdruk twee bijna identieke springspitsmuissoorten van elkaar scheiden .
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
