Voor de beste ervaring schakelt u JavaScript in en gebruikt u een moderne browser!

We hebben geen TomTom in onze hersenen, dus hoe kunnen we ruimtelijk navigeren? De hippocampus blijkt hierbij te helpen door ons aan bewegingen te herinneren die we eerder maakten om een bepaald doel te bereiken. De NMDA-receptor is bij dit proces een belangrijke schakel.

Brainlabyrint

Dit ontdekten onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam (UvA). De resultaten van het onderzoek zijn gisteren gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Neuron.

Stel: je bevindt je in een labyrint en zoekt de weg naar de uitgang. Om te beginnen sla je linksaf, dan rechts, tot je uiteindelijk de uitgang vindt. Je gaat een tweede keer naar binnen en moet – vanaf hetzelfde beginpunt – opnieuw op zoek naar de goede route. Welke strategie gebruik je daarbij? Je kunt kiezen om eenzelfde reeks links-rechtsbewegingen te maken als de eerste keer. Je kunt ook proberen om ‘bakens’ in de omgeving te volgen, zoals een boom die boven het labyrint uitsteekt en de eerste keer in de buurt van de uitgang leek te staan. In het eerste geval vertrouw je op een geheugen voor reeksen van zelf gemaakte bewegingen, in het tweede geval op ruimtelijk geordende objecten in de omgeving.

Ontbrekende NMDA-receptor

UvA-onderzoeker Henrique Cabral en collega’s van het Swammerdam Institute for Life Sciences bekeken de elektrische activiteit van neuronen in de hippocampus van muizen die hun weg zochten door een dergelijke doolhof. De vraag was of deze activiteit verstoord was in muizen die een eiwitmolecuul misten in hun hippocampus. Van dit hersengebied is bekend dat het belangrijk is voor het geheugen. De ontbrekende moleculaire schakel is de NMDA-receptor, die ervoor zorgt dat verbindingen tussen hersencellen langdurig kunnen worden veranderd.

De muizen doorliepen de doolhof tweemaal. Ook zij konden bij de tweede keer het einddoel vinden door een serie bewegingsmanoeuvres te maken of door het volgen van bakens in hun omgeving. Muizen zonder NMDA-receptor hadden geen probleem met het volgen van omgevingsbakens. Hun vermogen om een complexe serie links-rechtsbewegingen op te roepen was echter sterk aangetast.

Dit defect was duidelijk terug te zien in de elektrische activiteit van hippocampuscellen. Deze cellen hebben de bijzondere eigenschap dat ze elektrisch actief worden (impulsen ‘vuren’) wanneer het dier zich op een bepaalde plaats in een omgeving bevindt. Deze plaats verschilt van cel tot cel. Wanneer een muis de ruimtelijke bakens volgde, hadden de cellen een normaal impulspatroon dat klopte met de codering van de plaatsen in de doolhof waar de muis eerder was geweest. Vertrouwde de muis echter op zijn geheugen voor een bewegingsreeks, dan raakte de codering van plaatsen in de war bij muizen zonder NMDA-receptor, terwijl dit bij muizen met deze receptor niet het geval was.

De onderzoeksresultaten werpen een verrassend, nieuw licht op de manier waarop hersenen ruimtelijke routes uitstippelen. Eerder werd gedacht dat de hippocampus vooral belangrijk was voor visuele, object-gestuurde navigatie, maar nu blijkt dit met name voor bewegingsreeksen te gelden.

Dit onderzoek werd gefinancierd met een subsidie van Technologiestichting STW.

Publicatiegegevens

H. Cabral, M.A. Vinck, C. Fouquet, C.M.A. Pennartz, L. Rondi-Reig en F.P. Battaglia. 'Oscillatory dynamics and place field maps reflect sequence and place memory processing in hippocampal ensembles under NMDA receptor control'. Neuron (22 januari 2014).

Meer informatie over publicatie