Wetenschappers ontdekken verrassende gelijkenis tussen hersenen en spieren

Onderzoekers hebben een bijzondere ontdekking gedaan over de manier waarop onze hersencellen communiceren. Net zoals spieren gebruik maken van calcium-signalen om samen te trekken, blijken hersencellen vergelijkbare signalen te gebruiken om informatie over te dragen en herinneringen te versterken. Deze vondst is gepubliceerd in het vakblad Cell.

Het onderzoeksteam ontdekte dat hersencellen beschikken over een vernuftig systeem van regelmatig gerangschikte contactpunten tussen twee belangrijke celonderdelen: het endoplasmatisch reticulum (ER) en het celmembraan. Deze contactpunten liggen op vaste afstanden van ongeveer één micrometer uit elkaar, als treden van een ladder.

Dit systeem lijkt sterk op wat we zien in spiercellen. In spieren zorgen vergelijkbare contactpunten voor de overdracht van calcium-signalen die nodig zijn voor spiercontractie. In hersencellen blijken deze contactpunten een cruciale rol te spelen bij het versterken van verbindingen tussen hersencellen.

Domino-effect

Het team toonde aan dat wanneer een hersencel een signaal ontvangt, er een soort domino-effect ontstaat waarbij calcium-signalen via deze contactpunten over een afstand van wel 20 micrometer kunnen worden doorgegeven. Dit is veel verder dan eerder werd gedacht mogelijk was voor dit soort signalen in hersencellen.

Een belangrijk eiwit in dit proces is Junctophilin-3, dat fungeert als een soort moleculaire lijm die de contactpunten bij elkaar houdt. Zonder dit eiwit werkt het systeem niet goed.

Zeer oud mechanisme

Deze bevinding toont aan hoe hersencellen in staat zijn om informatie over langere afstanden te verwerken en op te slaan. Het zou kunnen verklaren hoe één enkele prikkel kan leiden tot veranderingen in een groter gebied van de hersencel, wat belangrijk is voor het vormen van herinneringen.

Het onderzoek laat ook zien dat deze structuur niet alleen voorkomt bij zoogdieren zoals muizen en ratten, maar ook bij fruitvliegen. Dit suggereert dat het om een evolutionair zeer oud en fundamenteel mechanisme gaat dat al vroeg in de evolutie is ontstaan.

Deze ontdekking zou in de toekomst kunnen helpen bij het begrijpen van verschillende hersenaandoeningen waarbij de communicatie tussen hersencellen verstoord is. Het biedt mogelijk nieuwe aangrijpingspunten voor de behandeling van ziektes waarbij het geheugen is aangetast.

Bron: Cell