In gesprek met morgen: Lessen voor de eenentwintigste eeuw

Onze hersenen en ons gedrag

Onze hersenen en ons gedrag Moleculaire psychologie en neuroplasticiteit Rudi D’Hooge ‘In the decade of the 1990s, cognitive neuroscience thrived by bringing together psychology and neurobiology. We now have every reason to expect that the next decade will yield a similarly mature molecular biology of cognition ...’ (Albright, Kandel en Posner, 2000) Twee unIFICaTIes De eenentwintigste eeuw is wellicht de eeuw van de interdisciplinariteit. De postmoderne wetenschap houdt minder en minder rekening met de grenzen van haar klassieke disciplines. Ons eigen Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (FWO) richtte recent een interdisciplinaire commissie op waarin filosofen, fysici en biomedische wetenschappers projecten zullen beoordelen, die er specifiek op gericht zijn de grenzen van disciplines te overstijgen. Vele wetenschappers hebben immers ingezien dat ze er goed aan doen over de grenzen van hun vakgebied heen te kijken om zich de technieken en theoretische inzichten van andere disciplines eigen te maken en trachten aan te wenden in nieuwe toepassingen. Nergens blijkt interdisciplinariteit echter zo belangrijk te zijn als in de neurowetenschappen, de wetenschappelijke studie van de werking van het zenuwstelsel. Niemand 162 rudi d’hooge weet precies uit hoeveel zenuwcellen ons zenuwstelsel precies bestaat, maar schattingen doen ons vermoeden dat het er wellicht vele tientallen miljarden zijn. Daarenboven vormt elk van deze miljarden zenuwcellen uitlopers, die met tientallen andere zenuwcellen contact maken (Figuur 1). De Britse neurofysioloog Charles S. Sherrington (1857-1952) noemde deze contactplaatsen synapsen en het microscopische netwerk dat gevormd wordt door de duizenden miljarden synaptische contacten tussen zenuwcellen in onze hersenen is van een astronomische complexiteit. Samenwerking tussen wetenschappers uit diverse disciplines is dus echt wel noodzakelijk om de relatie tussen hersenwerking, mentale processen en gedrag te bestuderen. A B Figuur 1: De zenuwcel met haar uitlopers getekend en gefotografeerd. De tekening van een hypothetische zenuwcel toont de uitlopers met prominent axon (naar beneden gericht op de tekening) en verschillende dendrieten die ontspringen uit het cellichaam van de zenuwcel (A). Een microscopische coupe van piramidale cellen in de hippocampus van de muis waarop de driehoekige silhouetten van de cellichamen duidelijk afsteken en ook de uitlopers zichtbaar zijn (B). Deze cellichamen zijn in werkelijkheid slechts enkele honderdsten van een millimeter breed. De meermaals gelauwerde Amerikaanse hersenwetenschapper Eric Kandel merkte op dat twee interdisciplinaire unificaties vooral belangrijk zijn voor het hedendaagse biopsychologisch onderzoek. De eerste unificatie speelde zich af tussen scheikunde en biologie en houdt verband met het inzicht dat de communicatie tussen zenuwcellen in wezen berust op complexe chemische processen. Tijdens het eerste deel van de twintigste eeuw stond het nog fel ter discussie, maar de Spaanse weefselkundige Santiago Ramon y Cajal (1852-1934) meende toch duidelijk waar te nemen dat er kleine ruimtes blijven tussen zenuwcellen en ze dus geen doorlopend netwerk vormen. Dergelijke synapsspleten vormen fysieke barrières tussen zenuwcellen, die elkaar als het ware aanraken met hun fijne uitlopers. Otto Loewi (1873-1961) kon in een ingenieus experiment aantonen dat zenuwcellen chemische stof- onze hersenen en ons gedrag 163 fen vrijstellen om deze barrières te overbruggen en met elkaar te communiceren . Degelijke stoffen staan nu bekend als neurotransmitters en ondertussen werden vele tientallen van dergelijke stoffen geïdentificeerd. Begin jaren 1970 wijzen de Amerikaanse psychiater Solomon Snyder en zijn medewerkers erop dat specifieke receptormolecules nodig zijn om zenuwcellen in staat te stellen te reageren op de aanwezigheid van neurotransmittermolecules . Ze bewezen dat plantaardige stoffen zoals morfine en heroïne de hersenwerking beïnvloeden doordat zenuwcellen chemische receptoren bezitten waaraan dergelijke stoffen kunnen binden. De binding van neurotransmitters aan hun receptoren is het chemische proces dat er uiteindelijk toe leidt dat zenuwcellen met elkaar communiceren. Het is deze ontdekking die wetenschapsjournalist en Pulitzerlaureaat Jon Franklin het ontstaan van de moleculaire psychologie noemde en Eric Kandel, de tweede unificatie van biologie en psychologie. Ze is gebaseerd op de overtuiging , volgens Kandel een ‘leap of faith’, dat onze psychologische functies het resultaat zijn van biologische processen, op hun beurt het resultaat van interacties tussen chemische stoffen in ons lichaam. ‘Every human thought, hope, fear, passion, yearning and insight results from chemical interactions between transmitters and receptors,’ meende Franklin. Wellicht een voorbeeld van radicaal reductionisme, maar een benadering die leidde tot de identificatie van molecules en biochemische reacties, die aan de basis liggen van psychologische functies en gestoord worden ten gevolge van neurologische en psychiatrische ziekteprocessen. Franklin verwachtte veel van die moleculaire psychologie – hij voorzag dat deze wetenschap uiteindelijk zou leiden tot de genezing van onze vele geestelijke kwalen en kwellingen...