Nieuwe sensor laat zien wanneer hersencellen stil worden
Onderzoekers hebben een sensor ontwikkeld die voor het eerst in levende, bewegende dieren kan meten wanneer de remmende stof GABA vrijkomt in de hersenen.
De hersenen werken niet alleen door actie, ze werken ook door stilte. Naast neuronen die voortdurend signalen vuren, zijn er neuronen die andere cellen juist tot rust brengen. Het belangrijkste remmende signaalmolecuul daarvoor is GABA, een neurotransmitter — een chemische boodschapper tussen zenuwcellen. GABA zorgt ervoor dat hersencircuits gebalanceerd blijven en niet in hyperactiviteit schieten. Verstoringen in het GABA-systeem zijn gelinkt aan epilepsie, angststoornissen, slaapproblemen en veroudering van de hersenen.
Een nieuw gepubliceerd onderzoek in eLife beschrijft een fluorescerende sensor die het nu mogelijk maakt om GABA-afgifte te volgen in vrijelijk bewegende dieren. Dat klinkt technisch, maar de doorbraak zit hem in een oud probleem: bestaande methoden om neurotransmitters te meten vereisten dat dieren stil lagen of strak gefixeerd waren. Deze omstandigheden lijken weinig op hoe hersenen normaal werken. Deze nieuwe sensor is zo ontworpen dat hij werkt terwijl een dier gewoon rondloopt, eet of slaapt.
Waarom GABA en veroudering samenhangen
Met het ouder worden veranderen de GABA-signalen in de hersenen. Studies bij mensen en diermodellen laten zien dat de remmende werking van GABA afneemt in verouderde hersenen. Gevolg hiervan is een verschuiving in de balans tussen activatie en remming. Die verschuiving wordt gelinkt aan slechtere slaapkwaliteit, verminderd cognitief functioneren en een verhoogde kwetsbaarheid voor neurodegeneratieve processen zoals bij Alzheimer.
Tot nu toe was het buitengewoon moeilijk om die GABA-veranderingen in real time te volgen in een levend, bewegend organisme. Deze nieuwe sensor verandert dat. Onderzoekers kunnen nu precies meten wanneer, waar en hoeveel GABA wordt vrijgegeven tijdens specifiek gedrag (slaap, stress, leren) en hoe dat patroon verschilt tussen jonge en oude dieren.
Meer dan een technisch hulpmiddel
De sensor werpt ook nieuwe vragen op. Wat gebeurt er met GABA-patronen in de vroege stadia van neurodegeneratieve ziekte, voordat symptomen optreden? Kunnen veranderingen in GABA-signalering worden gebruikt als vroeg biomarker voor hersenveroudering? En als GABA-tekort een rol speelt bij cognitieve achteruitgang, zijn er dan manieren om het systeem opnieuw in balans te brengen — via medicijnen, gedrag of licht?
Vooralsnog zijn dit vragen, geen antwoorden. Maar de sensor geeft onderzoekers voor het eerst zicht op een aspect van hersenwerking dat tot nu toe grotendeels in het duister bleef.