Herinneringen blijken hardnekkiger dan gedacht

Muizen bleven zich dingen herinneren, ook nadat de neurale verbindingen waren verbroken die we onmisbaar achtten om herinneringen terug te kunnen halen. Deze vondst vergroot onze kennis over hoe het geheugen werkt.

Voor het ophalen van een herinnering hebben we mogelijk maar de helft van de breinconnecties nodig waarin die ligt opgeslagen. Dat blijkt uit een studie met slapende muizen. De vondst leert ons meer over hoe het geheugen werkt en hoe we het in de toekomst kunnen aanscherpen.

‘Herinneringen blijken lastiger te verbreken dan we dachten’, zegt breinwetenschapper Steve Ramirez van de Boston-universiteit in de Verenigde Staten, die niet bij de studie betrokken was. ‘Dat inzicht brengt ons een flinke stap verder in het ontrafelen van hoe het geheugen werkt.’

LEES OOK

Kan bewustzijn quantum zijn? Volgens een nieuw onderzoek niet

Een wiskundige analyse suggereert dat het vermogen van individuen om onafhankelijk te handelen en hun eigen keuzes te maken – een voorwaarde voor be ...

Geheugenspoor

Wanneer we een prikkel binnenkrijgen, sturen neuronen in onze zintuiglijke organen, zoals onze ogen, elektrische signalen door naar ons brein. Neuronen in het brein verwerken deze informatie vervolgens, door op hun beurt weer elektrische seintjes naar elkaar af te vuren via een soort knooppunten die synapsen heten.

Samen vormen de neuronen een geheugenspoor: ze slaan informatie op als een herinnering door nieuwe synapsen te vormen en bestaande synapsen te versterken. Het ophalen van een herinnering verstevigt het geheugenspoor en daarmee de herinnering. De neuronen die hierbij betrokken zijn, worden engramneuronen genoemd.

Veel wetenschappers zijn ervan overtuigd dat een herinnering blijft bestaan zolang het specifieke patroon van synapsen in het geheugenspoor intact blijft. Dat baseren ze deels op experimenten met medicijnen of genetische technieken die synapsen of engramneuronen om zeep helpen, zegt geheugenonderzoeker  Kazumasa Tanaka van het Okinawa-instituut in Japan.

Maar recente studies wijzen uit dat een herinnering blijft bestaan als deze synapsen veranderen van aantal of locatie. Dat riep nieuwe vragen op over ‘wat essentieel is om een herinnering te behouden’, zegt neurowetenschapper George Dragoi van de Amerikaanse Yale-universiteit.

Winterslaap

Om deze vragen te beantwoorden, lieten Tanaka en zijn collega’s zich inspireren door dieren die een winterslaap houden. ‘Tijdens een winterslaap is er minder activiteit in het brein’, zegt hij. ‘Maar uit onderzoek naar natuurlijke winterslapers blijkt dat deze beesten op miraculeuze wijze nog alles kunnen herinneren van hun actieve periode in de lente. Zo weten ze nog wie hun vrienden zijn en waar ze hun eten hebben verstopt voordat de winter begon.’

Door uit te pluizen hoe deze dieren hun geheugen onderhouden tijdens hun winterslaap, hoopten de onderzoekers de basisprincipes van het langetermijngeheugen in het zoogdierenbrein bloot te leggen. ‘De onderzoekers zijn zo op een erg slimme en creatieve manier tot de kern van het geheugen gekomen’, zegt Ramirez.

Angst voor alcohol

Het onderzoeksteam stuurde zwakke elektrische schokjes door de pootjes van muizen – die van nature geen winterslaap houden – terwijl die zich in een naar alcohol ruikende kamer bevonden. Daardoor ontstond bij de muizen een angstige herinnering die in verband stond met de geur van alcohol. De volgende dag verstijfden de diertjes van angst zodra ze in diezelfde kamer werden geplaatst, ook als ze deze keer géén elektrische schokjes kregen.

Het team bracht ruwweg de helft van de muizen vervolgens in een kunstmatige winterslaap die twee dagen duurde. Dat deden ze door medicijnen te injecteren die het metabolisme vertragen en door de muizen in een donkere kamer te leggen. 

De muizen die uit hun slaap ontwaakten, bleven nog vijf dagen lang verstijven van schrik als ze in de naar alcohol ruikende kamer werden geplaatst. De herinnering was dus nog intact, ondanks het feit dat tijdens hun slaap meer dan de helft van de synapsen was verdwenen in de geheugensporen van hun hippocampus: een breingebied dat cruciaal is voor het geheugen. Dat maakten de onderzoekers op uit hersenscans. ‘Er vonden grote veranderingen plaats in het brein en toch bleven de herinneringen intact’, zegt Tanaka.

Dragoi zegt dat deze bevindingen interessant zijn voor mensen. We weten namelijk dat de manier waarop het muizenbrein informatie opslaat erg vergelijkbaar is met hoe onze hersenen dat doen. ‘De studie zegt dus wat over het zoogdierenbrein in het algemeen’, zegt Ramirez.

Los of samengeklonterd

Het team ontdekte dat de synapsen in het brein van de ‘winterslapende’ knaagdieren veelal dicht op elkaar zaten aan het oppervlak van de engramneuronen. De synapsen op andere plekken verdwenen. Dat laat zien dat het samenklonteren van synapsen cruciaal is voor het in stand houden van herinneringen, zegt Tanaka.

Losse, niet-samengeklonterde synapsen – weggevaagd door de winterslaap – verschenen weer op de dag nadat de muizen waren ontwaakt. Waar de samengeklonterde engramsynapsen dus nodig zijn voor het vasthouden van herinneringen, lijken de losse synapsen eerder belangrijk voor het ophalen van die herinneringen, zegt Tanaka.

Het onderzoeksteam wil nu verder achterhalen hoe samengeklonterde engramsynapsen informatie opslaan. Ook zijn ze van plan uit te pluizen hoe losse synapsen terugkomen.

Door medicijnen op dit proces in te laten haken, kunnen we zelfs manieren vinden om geheugenschade te voorkomen of beperken, zegt Ramirez. ‘Dat biedt hoop voor de situaties waarin informatie compleet verloren lijkt te zijn in het brein, zoals bij amnesie of alzheimer. Wellicht zijn die herinneringen toch nog op te halen.’