Regelmatig gieten in de hersenen

De hersenen organiseren het gieten voor verschillende cellen
Al decennia lang vragen neurowetenschappers zich af hoe de hersenen nieuwe taken kunnen leren, zonder ooit in de loop van het leven te hoeven groeien. Er zijn aanwijzingen dat het aantal hersencellen - bijvoorbeeld de zenuwcellen en gliacellen - neemt aanvankelijk toe wanneer we leren, maar veel later weggegooid of worden toegewezen aan andere rollen. Wetenschappers uit Duitsland en Zweden presenteren deze theorie in het tijdschrift Trends in Cognitive Sciences.

"Het volume van de hersenen toeneemt tijdens de eerste stadia van het leerproces, en vervolgens genormaliseerd om gedeeltelijk of zelfs volledig", zegt eerste auteur Elisabeth Wenger, een neurowetenschapper aan het Max Planck Instituut voor Menselijke Ontwikkeling in Berlijn. "Het lijkt efficiënt te zijn, eerst de mogelijkheden te onderzoeken van het uitproberen van verschillende structuren en celtypen, het selecteren van de beste en vervolgens het wegwerken van die die niet langer nodig zijn."

De hersenen organiseren het gieten. (Afbeelding: denisismagilov / fotolia.com)

Het beschrijft hersencellen metaforisch als acteur, deel te nemen aan een casting voor een film waarvan de directeur is van de hersenen: De hersenen nodigt verschillende kandidaten door de productie van nieuwe cellen en dit veroorzaakt macroscopisch herkenbare volumegroei. De hersenen proberen vervolgens verschillende functies - om te zien welke cellen het beste zijn in het opslaan of delen van de informatie; deze worden dan bewaard. De andere kandidaten worden vervolgens afgewezen of andere rollen gegeven.

Als aanwijzing voor een dergelijk mechanisme citeren de wetenschappers een studie waarin rechtshandigen met hun linkerhand leerden schrijven en tekenen. Na een maand was haar hersenvolume toegenomen, maar drie weken later was het bijna weer normaal. Onderzoekers maakten vergelijkbare observaties in andere studies, waar bijvoorbeeld apen leerde om een ​​hark te gebruiken om te voeden of dat ratten leerde om geluiden te onderscheiden..

Fenomeen bekend uit dierstudies
Wenger en haar co-auteurs Claudio Brozzoli, Ulman Lindenberger en Martin Lövdén waren verbaasd over hoe vaak het fenomeen van de hersenen expansie en -renormalisierung is al gevonden in dierstudies en gaan ervan uit dat het ook geldt voor de menselijke hersenen. "We zijn zeker niet de eersten die het model voor uitbreiding en renormalisatie voorstellen of zelfs ontdekken", zegt Wenger. "Maar wij zijn degenen die het model voor het eerst in verband brengen met volumeveranderingen in menselijke grijze materie."

Wetenschappers denken dat deze theorie invloed zou moeten hebben op de manier waarop onderzoekers hersenstudies uitvoeren. "Het is nu duidelijk geworden dat alleen de typische tweevoudige onderzoeksopzet niet geschikt is om de volledige omvang van de veranderingen te begrijpen," merkt Wenger op. "Deze theorie vereist het gebruik van studieontwerpen met een hoger aantal meettijden om veranderingen in hersenvolume volledig weer te geven."

Dit werk werd ondersteund door de Max Planck Society, de European Research Council, de Swedish Research Council, het European Research Institute in Florence en de Agence Nationale de la Recherche. Het originele werk. Wenger, E., Brozzoli, C., Lindenberger, U., en Lövdén, M. (2017), uitbreiding en renormalisatie van menselijke hersenen constructie tijdens vaardigheidsverwerving Trends in Cognitive Sciences, 21 (12) 930-939