This post is also available in Engels .
Wanneer we over het menselijk brein spreken, stellen we ons vaak de volwassen vorm voor: een volledig geplooide cortex met duidelijk onderscheiden regio’s, complexe netwerken, voortdurende veranderingen en overlappende functies. Maar het verhaal van hoe deze structuur ontstaat, behoort tot de meest indrukwekkende verhalen in de biologie. De vroege hersenontwikkeling is een georkestreerde opeenvolging van acties van cellen die migreren en verfijningen. Dit is een process die al lang vóór de geboorte begint en de basis legt voor alles wat volgt.
Van een cellaag naar een zenuwstelsel
De oorsprong van de hersenen ligt in een eenvoudige structuur: de neurale plaat, een platte laag embryonale cellen. Binnen enkele dagen buigt deze plaat en versmelt zij tot de neurale buis, het eerste herkenbare skelet van het zenuwstelsel van het embryo (Afbeelding 1). Deze buis groeit niet overal even snel. Het voorste uiteinde zet zich snel uit en vormt de voorhersenen, middenhersenen en achterhersenen: de belangrijkste indelingen van het volwassen brein. Juist deze ongelijke groei maakt gespecialiseerde regio’s mogelijk. Groeisnelheden verschillen per gebied omdat de toekomstige cortex, thalamus, hersenstam en het cerebellum zeer uiteenlopende aantallen neuronen en ondersteunende cellen nodig hebben en op verschillende momenten moeten ontstaan.
Proliferatie: het opbouwen van de cellulaire populatie van de hersenen
Binnen de neurale buis zorgt een soort ‘celfabriek’, de ventriculaire zone, voor een buitengewone uitbreiding van neurale cellen. Tijdens piekperioden van proliferatie produceert het zich ontwikkelende brein naar schatting ongeveer 250.000 neuronen per minuut. Progenitorcellen, te zien als de ‘ouders’ in deze celfabrieken, delen zich in strak gereguleerde cycli. Dit proces levert de neuronen en gliacellen die het zich ontwikkelende brein bevolken. Tijdens deze piekfasen worden miljoenen neuronen per uur aangemaakt. Deze snelle productie vormt het ruwe materiaal voor de latere organisatie.
Migratie: het bouwen van de corticale architectuur
De meeste neuronen blijven niet op de plek waar ze ontstaan. In plaats daarvan migreren ze langs radiale gliavezels. Dit zijn een soort snelwegen die neuronen begeleiden over grote afstanden naar hun juiste lagen en regio’s (Afbeelding 2). Deze migratie is een van de bepalende gebeurtenissen in de ontwikkeling van de cortex. Corticale lagen ontstaan volgens een ‘van-binnen-naar-buiten’-volgorde: de vroegst gevormde neuronen nestelen zich dicht bij de ventrikels, terwijl later gevormde neuronen hen passeren en meer oppervlakkige lagen innemen.
Het vroege netwerk bedraden
Zodra neuronen hun bestemming bereiken, beginnen ze verbindingen te vormen. Het jonge brein maakt veel meer synapsen aan dan het uiteindelijk zal behouden. Deze doelbewuste overproductie zorgt voor een flexibel sjabloon waarop ervaring kan inwerken. Net zoals een beeldhouwer overtollige steen weghakt om het beeld tevoorschijn te laten komen, snoeit synaptische pruning vervolgens deze vroege overgroei weg. Zo worden duizenden uitbundige verbindingen verfijnd tot slankere, efficiëntere netwerken.
Een systeem ontworpen voor verandering
Tegen de tijd dat een baby wordt geboren, weerspiegelen de hersenen al maanden van snelle opbouw: gelaagdheid, migratie, eerste bedrading en vroege verfijning. Toch blijft het belangrijkste kenmerk behouden: plasticiteit. Vroege ontwikkeling is niet bedoeld om vaste netwerken te bouwen, maar om een systeem te creëren dat zich kan aanpassen.
Door het brein op deze manier te bekijken – niet als een statische structuur, maar als een evoluerende architectuur die wordt gevormd door zowel biologie als ervaring – wordt duidelijk hoe buitengewoon verfijnd de vroegste ontwikkelingsstadia zijn. De fundamenten van denken, waarneming en gedrag worden al gelegd lang voordat ze zichtbaar tot uiting komen, in een ontwikkelingsproces dat zowel precies als diepgaand flexibel is.
Auteur: Xuanwei
Buddy: Amir
Redactie: Helena
Vertaling: Dirk-Jan
Redactie vertaling: Lucas
Omslagfoto: by Europeana on Unsplash
Afbeelding 1: Precursor of spine and brain forms passively
Afbeelding 2: Zika virus blocks the neuron road
About The Author
