Waarom wetenschappers herinneringen van ratten niet kunnen wissen met licht

Anno 2014 is het brein een hot topic. Het is wellicht het enige menselijk orgaan waarvan de precieze werking nog een groot mysterie is. Eeuwige discussies zijn er al gevoerd over hoe kleine elektrische pulsen in een immens netwerk van hersencellen tot menselijk gedrag kunnen leiden, met voor ieder mens unieke gedachtes. De realiteit is dat er op vele raakvlakken nog geen harde bewijzen zijn. Er is binnen de neurowetenschap dus nog volop ruimte voor innovatie, creativiteit, speculaties en intensief onderzoek. Neurowetenschappers hebben er dan ook alle reden toe om zich als een klein kind in een snoepwinkel te voelen. Als jarenlange studies dan tot spannende resultaten leiden die een publicatie in een toonaangevend tijdschrift als Nature waardig zijn, worden deze veelal ook door de populairwetenschappelijke journalisten opgevangen. Helaas hebben zij er een handje van om resultaten volledig uit hun verband te trekken en er koppen boven te zetten als ‘Wetenschappers wissen herinneringen van ratten met licht’, zoals dat kortgelden op NU.nl verscheen. Mijn tenen gaan daar toch een beetje krom van staan. Ik vraag mij dan af of het slechts een provocerende strategie is om lezers te trekken of dat het gapende gat tussen (neuro)wetenschappers en wetenschapsjournalisten, als het gaat om kennisoverdracht, toch groter is dan wordt gedacht. Hoe je het ook wendt of keert, een leek die dit soort artikelen leest, zal toch met het gevoel achterblijven dat wetenschappers er daadwerkelijk in zijn geslaagd herinneringen uit te wissen met licht. Mooi is ook dat men dan direct de link legt met films als Men in Black of Eternal Sunshine of the Spotless Mind, alsof dit betrouwbare afspiegelingen zouden van wat de mensheid nu te wachten staat. Of het allemaal waar is? Natuurlijk niet, en ik zal je vertellen WRM.

Waar het artikel op NU.nl de nadruk legt op mogelijke manipulerende superkrachten van licht (wat voor soort licht wordt niet vermeld) op het geheugen, weten degenen die het oorspronkelijke artikel erbij pakken dat dit niet de kern van het stuk in Nature is. Binnen het hersenonderzoek dat zich richt op hoe het geheugen tot stand komt, heerst namelijk de consensus dat geheugensporen in het brein zeer waarschijnlijk worden gevormd door het versterken van verbindingen tussen specifieke hersencellen. Er is hier echter nog geen causaal bewijs voor gevonden. De onderzoekers van het artikel in Nature zijn dus slechts op zoek gegaan naar een manier om dit causale verband aan te tonen. Een voor de hand liggende methode is dan het eigenhandig manipuleren van communicatie tussen hersencellen en kijken wat voor effect dit heeft op gedragsniveau. Maar dit gaat niet zomaar. Normaal licht dat via onze ogen binnenkomt, gaat deze klus namelijk niet klaren. Sterker nog, geen enkel licht kan zomaar de activiteit van hersencellen manipuleren. Om bepaalde neuronen aan of juist uit te zetten door middel van licht, moeten hersencellen hiervoor eerst gevoelig worden gemaakt. Wetenschappers hebben een nieuwe, vernuftige techniek ontwikkeld, genaamd optogenetics, om dit bij levende dieren voor elkaar te krijgen. Het gen dat voor natuurlijke lichtgevoelige eiwitten codeert wordt in optogenetics in een virus geplaatst, wat vervolgens in het brein van het dier wordt geïnjecteerd. Het virus dringt vervolgens bepaalde hersencellen binnen en zorgt ervoor dat het gen als het ware in het DNA van de hersencellen wordt geschreven. Deze hersencellen zullen voortaan zelf de lichtgevoelige eiwitten produceren. Wat deze eiwitten bijzonder maakt is dat, wanneer ze worden gestimuleerd door speciaal licht, ze een cel kunnen activeren of deactiveren. Met andere woorden: het juiste licht werkt als een aan-/uitschakelaar voor bepaalde hersencellen. Optogenetics stelt neurowetenschappers dus in staat om de activiteit tussen hersencellen op lokaal niveau(!) te manipuleren en dat is precies wat de onderzoekers van de hier besproken studie wilden bereiken.

De schrijvers van het Nature-artikel Engineering a memory with LTD and LTP, hebben de bovenstaande techniek gebruikt en ontdekt dat het hinderen van communicatie tussen specifieke hersencellen, door deze te deactiveren, nadelig is voor het activeren van bestaande geheugensporen. Ratten in dit onderzoek leerden namelijk een bepaalde toon als dreigend te ervaren nadat zij enkele malen na het horen van de toon een kleine schok kregen. Wanneer bepaalde hersencellen vervolgens, tijdens het horen van de toon, werden uitgezet, leek de rat de negatieve associatie ‘vergeten’ te zijn. Het dier liet op dat moment namelijk geen angstreactie zien. Dat herinneringen echter niet totaal gewist zijn, is af te leiden van het feit dat wanneer dezelfde hersencellen weer geactiveerd worden, de aangeleerde associaties bij de ratten weer volledig aanwezig zijn. Het lijkt er dus op dat het soort activiteit tussen gespecialiseerde hersencellen bepalend is voor of we dan wel niet toegang hebben tot onze herinneringen. Herinneringen worden in dit onderzoek dus niet gewist door licht noch ge-‘engineered’ (ook al zo’n ongelukkige woordkeuze), maar slechts tijdelijk geblokkeerd wanneer communicatie tussen hersencellen wordt gehinderd. Dat deze bevinding wellicht minder spectaculair klinkt, mag niet afdoen aan het feit dat het wel degelijk een interessant gegeven is. Immers, licht kan herinneringen bij ratten misschien niet wissen, maar wel voor een bepaalde tijd onderdrukken. Er rest ons nu alleen de vraag of er een dergelijke situatie bestaat onder natuurlijke omstandigheden in het menselijk brein en, zo ja, of dit bijdraagt aan menselijke vergeetachtigheid. Zolang we maar niet overal een zonnebril moeten dragen om ons boodschappenlijstje te onthouden.