This post is also available in Engels.
Misschien ben je wel bekend met de afbeeldingen van het brein die gemaakt kunnen worden met een MRI scanner: hierop kan bijvoorbeeld een arts zien of er een tumor in de hersenen zit. Verder kan een onderzoeker met functionele MRI hersenactiviteit bestuderen. Onderzoekers en artsen kunnen nu de MRI scanner ook gebruiken om te bepalen hoe hoog de concentratie van bepaalde moleculen in de hersenen is. Deze techniek heet Magnetische Resonantie Spectroscopie (MRS). Maar waarom zijn deze moleculen überhaupt interessant?
De balans tussen excitatie en inhibitie
Onze hersencellen communiceren met elkaar via signaalmoleculen, ook wel neurotransmitters genoemd. Sommige van deze neurotransmitters kunnen we meten met MRS, waaronder Gamma-Aminoboterzuur (GABA). Deze stof speelt een belangrijke rol voor de werking van het brein: GABA remt de activiteit in andere cellen, dit heet inhibitie. De meeste andere neurotransmitters stimuleren juist hersencellen. Dit heet excitatie en gebeurt door bijvoorbeeld het stofje glutamaat. De balans tussen exciterende en inhiberende signalen is erg belangrijk voor een gezonde hersenwerking. Zonder inhibitie kan excitatie namelijk leiden tot ongecontroleerde activiteit in de hersenen, met bijvoorbeeld een epileptische aanval als resultaat. Met MRS meten we dus de stofjes die deze balans regelen.
Vingerafdrukken van signaalmoleculen met MRS
Het principe van MRS stoelt op het feit dat elk molecuul, zoals GABA, zich nét wat anders gedraagt in het magnetische veld van de MRI scanner. Dit maakt dat er een soort ‘vingerafdrukken’ gemeten kunnen worden van alle moleculen in een hersengebied. Wat MRS moeilijk maakt vergeleken met een ‘gewone’ MRI scan is dat de interessante signaalmoleculen zoals GABA maar in relatief lage concentraties aanwezig zijn in het brein, en daarom weinig meetbaar signaal afgeven. Neurotransmitters met nog lagere concentraties, zoals dopamine of serotonine, kunnen om deze reden dan ook (nog) niet goed bestudeerd worden met MRS. Om toch genoeg signaal op te vangen, wordt er bij MRS gemeten in een gebied dat zo’n 1000x groter is dan bij een ‘normale’ MRI scan! Verder wordt er ook over langere periodes gemeten om tot één meting te komen.
De toekomst van MRS
Dankzij de ontwikkeling van MRI scanners met sterkere magneten (zie ook de plannen om de sterkste MRI scanner ter wereld in Nijmegen te bouwen!) kunnen GABA en glutamaat nu beter bestudeerd worden, omdat een sterkere magneet beter de zwakke signalen kan opvangen. Door deze sterkere magneten en verbeterde technieken kosten metingen minder tijd. Hierdoor kunnen onderzoekers nu ook veranderingen over de tijd meten, en bijvoorbeeld bestuderen wat er met de concentraties van neurotransmitters gebeurt als een proefpersoon naar een knipperend patroon kijkt, of een herinnering oproept. Ook is het nu mogelijk om glutamaat tegelijk over meerdere hersengebieden te bestuderen met een veel betere resolutie.
Met deze steeds betere technieken krijgen we meer en meer inzicht in de rol die de balans tussen neurotransmitters speelt voor onze hersenfuncties. Zo wijst recent onderzoek uit dat de balans tussen excitatie en inhibitie een rol speelt bij leren en het maken van beslissingen. Ook zijn er aanwijzingen dat een disbalans tussen neurotransmitters ten grondslag ligt aan aandoeningen als post-traumatische stress stoornis (PTSS). Maar natuurlijk geldt: hoe meer we ontdekken, des te meer vragen dat dat oproept!
Credits
Auteur: Renée Koolschijn
Buddy: Helena Olraun
Redactie: Lucas Geelen
Vertaling: Renée Koolschijn
Redactie vertaling: Helena Olraun
Uitgelicht beeld van cottonbro studio via pexels
