Menu

Hoe slaan we herinneringen op?

Waarschijnlijk kun je je nog herinneren wat de kleur was van je tienerkamer. Het ophalen van deze herinnering is mogelijk dankzij langdurige veranderingen in je hersenen. Voor de vorming van een nieuwe herinnering moeten er onder andere veranderingen plaatsvinden in synapsen, het contactpunt tussen twee zenuwcellen. In een synaps worden elektrische signalen van de ene zenuwcel naar de andere zenuwcel verstuurd. De mogelijkheid van synapsen om te veranderen of te vervormen wordt ook wel synaptische plasticiteit genoemd. Sommige veranderingen in de synaps kunnen blijvend zijn, in dat geval kan een herinnering voor lange termijn worden vastgelegd. Bij het vormen van langdurige herinneringen kunnen veranderingen plaatsvinden in bijvoorbeeld het aantal synapsen, de vorm van synapsen of het aantal signalen dat wordt verzonden en de eiwitten die deze signalen ontvangen: de receptoren.

Communicatie tussen zenuwcellen

Zenuwcellen communiceren met elkaar via een stapsgewijs proces. Allereerst wordt er in een zenuwcel een elektrisch signaal gemaakt en doorgestuurd over lange afstanden dat uiteindelijk zorgt voor de vrijlating van chemische signalen vanuit de synaps. Deze stofjes worden ook wel neurotransmitters genoemd. De neurotransmitters verspreiden zich vanuit deze verzendende, presynaptische zenuwcel via de synaptische spleet – de ruimte tussen de twee zenuwcellen – naar de ontvangende, post-synaptische zenuwcel. Zodra de neurotransmitters bij de post-synaptische zenuwcel aankomen kunnen ze een interactie aangaan met de receptoren in het membraan van deze zenuwcel.

De interactie tussen een neurotransmitter en een receptor is te vergelijken met een sleutel die in het slot past: de juiste neurotransmitter, de sleutel, kan de receptor, het slot, activeren. De interactie tussen neurotransmitter en receptor brengt een reeks moleculaire processen op gang die de boodschap weer omzetten in een elektrisch signaal. De receptoren laten de neurotransmitters hierna weer vrij, zodat die kunnen worden afgebroken of opnieuw kunnen worden opgenomen in de presynaptische zenuwcel. De receptoren zijn weer vrij om nieuwe signalen te ontvangen.

LTP en LTD: Onmisbare processen in geheugenvorming

Twee tegenovergestelde processen die onmisbaar zijn voor synaptische plasticiteit, en dus voor de vorming van een lange termijn herinnering, zijn long-term potentiation (LTP) en long-term depression (LTD). LTP is een langdurige toename in synaptische sterkte, terwijl LTD juist zorgt voor een afname van de effectiviteit van een synaps. Zonder LTD zou een synaps na het bereiken van zijn maximale sterkte niet meer plastisch zijn. Zowel in dier- als humane studies is aangetoond dat ervaringen in het leven voor fysieke veranderingen in ons brein zorgen, wat mogelijk wordt gemaakt door zowel LTP als LTD.

LTP en LTD gebeuren in heel veel gebieden in onze hersenen, maar is met name bestudeerd in de hippocampus. De hippocampus is een hersengebied dat belangrijk is voor het vastleggen van nieuwe herinneringen. Hoe herinneringen precies worden vastgelegd, hangt af van het type zenuwcel. In het algemeen is er bij toename van synaptische sterkte, LTP, sprake van een toename van het aantal glutamaatreceptoren op de post-synaptische zenuwcel. Glutamaat is de meest voorkomende neurotransmitter in ons zenuwstelsel en bindt aan verschillende receptoren, waaronder NMDA (N-methyl-d-aspartate) en AMPA (α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid) receptoren. NMDA en AMPA receptoren zijn ionkanalen, dit houdt in dat de binding van glutamaat ervoor zorgt dat er meer elektrisch geleidende ionen de post-synaptische zenuwcel in kunnen stromen.

Langdurige herinneringen vastleggen

Door toename van het aantal glutamaatreceptoren op de post-synaptische zenuwcel worden er meer ionen, waaronder calcium ionen, in de cel toegelaten. De boost in calciumconcentratie die nu in de cel plaatsvindt zet een reeks moleculaire processen op gang, waaronder de activatie van verschillende enzymen. Deze stoffen kunnen ervoor zorgen dat de synaps versterkt wordt doordat ze bijvoorbeeld toename van receptoren stimuleren. Meer receptoren op de post-synaptische cel maakt de synaps namelijk gevoeliger voor neurotransmitters en hiermee efficiënter in het doorgeven van informatie.

 

Wanneer die stimulatie voor het versterken van een synaps voortdurend plaatsvindt door herhaalde ervaringen, wordt een eiwit genaamd CREB geactiveerd. Die herhaalde ervaring kan bijvoorbeeld het dagelijks zien van de kleur van je kamer zijn. CREB kan vervolgens de synthese van bepaalde eiwitten aansturen die belangrijk zijn om de toename in die synaptische sterkte vast te houden door middel van groei van de synaps. Door het stabiliseren van de synaptische sterkte is het mogelijk om een herinnering vast te leggen en op te slaan in het lange-termijn geheugen. Kortom, er is een hele reeks processen nodig in ons brein om ervoor te zorgen dat we na al die jaren nog steeds weten wat de kleur van onze tienerkamer was.

Bij het Nederlands Herseninstituut houdt de Kole groep zich bezig met het ontstaat van actiepotentialen en hoe deze worden doorgegeven via de synaps.

Deze tekst is gebaseerd op een artikel van BrainFacts.org – Society for Neuroscience
Foto: Pixabay

 

 

Lees ook