Het elegante wormenbrein

This post is also available in Engels.

Een praatje over het wormenbrein, dat is het hoogtepunt van mijn eerste dag op ‘s werelds grootste congres voor neurowetenschappers. Ik hoor je al denken: Hebben wormen hersenen dan? En waarom zouden ze in vredesnaam interessant zijn voor het begrijpen van ons brein?

worm with brain 2
Afbeelding door Lieneke

Het wormpje in kwestie heet Caenorhabditis elegans (C. elegans). Het is een rondworm van ongeveer 1 mm groot die in de bodem leeft en daar graag bacteriën eet. In de biologie is C. elegans enorm bekend omdat het het eerste organisme is waarvan alle genen in kaart zijn gebracht.

Het wormenbrein
Naast de genen is ook het zenuwstelsel van het wormpje in kaart gebracht. Het bestaat uit 302 zenuwcellen. Vergelijk dit met de bijna 90 miljard zenuwcellen in het mensenbrein.

Het wormenzenuwstelsel heeft weliswaar niet de vorm van een brein, maar berust wel degelijk op dezelfde principes. Omdat het volledig in kaart gebracht is en het zo overzichtelijk klein is, kan er relatief gemakkelijk onderzoek aan gedaan worden.

Dwalen of stilstaan
Het zenuwstelsel stelt ons in staat om onszelf aan te passen aan een omgeving die continu verandert. Als de huidige situatie gunstig is, kunnen we blijven doen wat we doen. Als de situatie ongunstig is, bijvoorbeeld omdat het eten op is, moeten we actie ondernemen. Hetzelfde geldt voor C. elegans.

Onderzoekers bestuderen het gedrag van C. elegans in het lab door te kijken naar hoe lang de wormpjes dwalen en stilstaan, en wanneer ze besluiten hun huidige locatie te verlaten, op zoek naar een betere voedingsbodem. Allerlei factoren kunnen gedrag beïnvloeden, bijvoorbeeld neurotransmitters, die communicatie tussen zenuwcellen mogelijk maken, of genetische variatie tussen individuen.

Bijsturen van zenuwcellen
In C. elegans zijn zulke factoren goed te bestuderen. We weten inmiddels dat de neurotransmitter serotonine ertoe leidt dat de wormpjes langer op dezelfde plek blijven, in plaats van te gaan dwalen. Als serotonine geremd wordt gaan de wormpjes juist meer dwalen.

Neurotransmitters kunnen dus de werking zenuwcellen bijsturen. Dat zien we ook terug in mensen. Zo speelt serotonine een belangrijke rol in symptomen van depressie en andere psychiatrische stoornissen. Daarnaast werken veel drugs direct in op neurotransmittersystemen, en beïnvloeden zo drastisch de state of mind.

Genetische variatie
Ook genetische variatie tussen wormpjes kan het gedrag beïnvloeden. Zo hebben onderzoekers ontdekt dat wormpjes van een bepaalde familie, de Hawaiiaanse, veel sneller weggaan als er weinig te eten is en de omgeving dus ongunstig is. Andere families blijven langer op dezelfde plek, voordat ze besluiten een betere voedingsbodem op te zoeken.

De ene familie is gevoeliger voor bepaalde omgevingsfactoren dan de andere. Net zo zijn er mensen die in meer of mindere mate gevoelig zijn voor bepaalde omgevingsfactoren. Denk aan geluid, licht of geur.

Al met al is het wormenbrein, of zenuwstelsel, een elegant model om de principes van het brein te bestuderen. Het mensen- en het wormenbrein zijn allebei een verzameling van zenuwcellen die zich samen zo goed mogelijk aan proberen te passen aan de veranderlijke omgeving om ons heen.

Meer informatie
Website van Cori Bargmann die deze lezing gaf (Engels) 

Dit blog is geschreven door Lieneke.

Add a Comment

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *