Hersenen onder de loep

Deze blog post is deel van VIB Neuroscience in de kijker.

Het menselijk brein telt ongeveer 100 miljard neuronen die in totaal zo'n 100 triljoen verbindingen maken. Een ongelooflijk complex netwerk van cellen dat al onze gedachten, gevoelens en ook ons gedrag stuurt.

Hoewel wereldwijd honderden miljoenen mensen kampen met een mentale of neurologische aandoening weten we eigenlijk nog betrekkelijk weinig over hoe onze hersenen echt werken. Nog heel wat werk aan de winkel dus voor de meer dan 500 VIB-onderzoekers die in 25 verschillende labo’s, verspreid over drie onderzoekscentra en twee steden, de werking van ons brein proberen te doorgronden.

Van genen tot mechanismen en behandelingen

We beginnen onze reis in Antwerpen, waar een diverse en multidisciplinaire groep onderzoekers inzoomt op de moleculaire spelers die bepalen of onze hersenen gezond of ziek zijn.

Wetenschappers van het VIB-UAntwerp Centrum voor Moleculaire Neurologie slaan de brug tussen geavanceerde genetica en zogenaamd translationeel onderzoek om neurologische aandoeningen in de eerste plaats beter te kunnen begrijpen en op basis daarvan ook beter te kunnen behandelen.

Rosa Rademakers staat er sinds 2019 aan het roer en is vastberaden om de wereldvermaarde genetische expertise van het onderzoekscentrum maximaal ten dienste te stellen van patiënten. "Hoewel elk van onze zes verschillende labo’s een unieke focus en know how heeft, is onze gedeelde missie om complexe neurodegeneratieve ziekten op moleculair niveau te begrijpen en op zoek te gaan naar nieuwe pistes voor betere behandelingen."

Rademakers' eigen onderzoek spitst zich toe op de genetica van frontotemporale dementie, een vorm van dementie die patiënten al vroeg in hun leven treft. Ze identificeerde verschillende genen die aan de oorsprong liggen van deze vorm van dementie.

"Het vakgebied van de genetica staat niet stil," legt Rademakers uit. "Tegenwoordig gaat het allemaal om enorme datasets met DNA-gegevens van wel honderdduizenden personen. Daarin gaan we op zoek naar risicofactoren die kunnen verklaren waarom iemand wel of juist niet een bepaalde ziekte krijgt. Maar daar houdt ons werk niet op. Als we de aanknoping willen maken naar nieuwe therapieën, dan moeten we onze genetische inzichten vertalen naar moleculaire ziektemechanismen waarin we doelgericht kunnen ingrijpen."

Recent onderzoeksnieuws van het VIB-UAntwerp Centrum voor Moleculaire Neurologie

* Tientallen nieuwe DNA-regio’s in verband gebracht met alzheimer

* Een miljoen euro voor onderzoek naar zeldzame vorm van dementie

* Een nieuwe aanpak om biomerkers voor hersenziekten op te sporen

De hersenen begrijpen, ziekten genezen

‘Ziektemechanismen' is ook een sleutelbegrip in de onderzoeksmissie van het VIB-KU Leuven Centrum voor Hersenonderzoek, onder leiding van Patrik Verstreken. In het centrum worden 13 onderzoeksgroepen en 10 technologische expertise-eenheden samengebracht die verschillende moleculaire en cellulaire mechanismen bestuderen, van hoe onze hersenen zich ontwikkelen tot hoe ze aftakelen als gevolg van ziekte of ouderdom.

Die focus is niet toevallig, benadrukt Verstreken: "We hebben ongeveer een fifty-fifty verdeling tussen neurobiologisch onderzoek dat meer fundamenteel is en bijvoorbeeld bestudeert hoe onze hersenen zich ontwikkelen, en daarnaast duidelijk ziektegericht neurowetenschappelijk onderzoek. Die twee lijnen gaan hand in hand: we kunnen niet begrijpen waarom dingen fout gaan, als we niet begrijpen hoe ze in de eerste plaats ontwikkelen en werken.". De onderzoeksgroepen bestuderen menselijke neurologische ontwikkelingen en aandoeningen, waaronder de ziekte van Alzheimer, Parkinson, dementie en ALS.

Verstreken is bijzonder trots op de verwezenlijkingen van het onderzoekscentrum, zeker gezien de huidige situatie in het neurowetenschappelijke onderzoeksveld, waar behoorlijk wat pessimisme is door mislukte klinische studies en farmaceutische bedrijven die hun investeringen terugschroeven.

"Dankzij onder meer de gerichte steun van VIB zijn we behoorlijk succesvol in het vertalen van onze wetenschappelijke resultaten naar tastbare oplossingen. In de afgelopen vijf jaar leidde ons onderzoek tot de oprichting van maar liefst vier verschillende startups! Uiteindelijk is dat waar we als wetenschappers met ons labowerk naartoe willen: een verschil maken voor patiënten en de samenleving."

Een greep uit het onderzoek aan het VIB-KU Leuven Centrum voor Hersenenonderzoek

* Sommige vormen van alzheimer treffen mensen al heel jong - kunnen we voorspellen wanneer?

* Lookalike eiwitten steken stokje voor ziekteproces

* Waar en wanneer is DNA beschikbaar?

Hersencircuits ontrafelen

Aan dezelfde universiteit en in dezelfde stad, houdt een derde groep VIB-onderzoekers zich bezig met het ontrafelen van onze hersenen. NERF (NeuroElectronics Research Flanders) bundelt expertise in systeemneurowetenschappen en neuro-engineering om de werking van het zenuwstelsel te begrijpen en te herstellen.

Zes teams werken er op het snijvlak van elektronica, ingenieurswetenschappen en biologie, legt NERF-directeur Sebastian Haesler uit: "We behandelen fundamentele vragen in de neurowetenschappen, waarbij we technologieën uit de biologie, fysica en computerwetenschappen combineren. We ontwikkelen ook nieuwe tools waarmee we heel gericht de activiteit van hersencircuits kunnen gaan meten en beïnvloeden."

Een van de meest succesvolle voorbeelden van dit soort nieuwe tools zijn Neuropixels: ultradunne hersensondes om de activiteit van duizenden individuele zenuwcellen tegelijkertijd te kunnen registreren. De ontwikkeling ervan was het resultaat van een grote internationale samenwerking, waarbij de krachten van toonaangevende neurowetenschappers van over de hele wereld werden gebundeld, waaronder die van NERF.

"Met de technologie die wij ontwikkelen, vaak in samenwerking met anderen, willen we aan de slag om te bestuderen hoe hersencircuits zijn opgebouwd en hoe ze informatie verwerken zodat we kunnen voelen, denken, onthouden, ons bewegen en interageren met de wereld, en natuurlijk ook hoe en waarom dit misloopt bij allerlei hersenaandoeningen.”

“We proberen te begrijpen waarom wij mensen net als andere dieren zijn ‘geprogrammeerd’ om snel te reageren op gevaar, om nieuwsgierig te zijn naar prikkels die we nog niet kennen... Als puntje bij paaltje komt, blijft het een van de grootste wetenschappelijke mysteries hoe we van elektrische signalen in onze hersenen komen tot doelgericht gedrag."

Een greep uit het onderzoek aan NERF:

* Hoe verwerkt ons brein visuele prikkels?

* Waarom herstelt een ruggenmergletsel niet? (En wat kunnen we daar aan doen?)

* Can brain ultrasounds help diagnose and treat vision problems in children?(EN)

Meer dan hersenen alleen

Hoe boeiend ons stel hersenen ook is, ze vormen slechts één onderdeel van ons zenuwstelsel, dat zich via het ruggenmerg en onze zenuwcellen uitstrekt tot in de verste uithoeken van ons lichaam. Zelfs aan onze vingertoppen en tenen worden spieren aangestuurd en verzamelen onze zenuwcellen informatie over wat we om ons heen aanraken en voelen.

Ook die afgelegen processen worden aan de drie neuro-onderzoekscentra van VIB onder de loep genomen: van het begrijpen hoe we temperatuur of pijn voelen, tot het bestuderen van ruggenmergletsels, of ziektes zoals ALS - waarbij de zenuwcellen die onze spieren aansturen wegkwijnen - of Charcot-Marie-Tooth – die ook sensorische zenuwcellen aantast.

Bruggen bouwen

Met zo’n brede waaier aan neurowetenschappelijke expertise is geen uitdaging te groot en geen onderzoeksvraag te moeilijk. Samenwerking is het codewoord. Lezingen organiseren de drie centra samen, zo blijven alle onderzoekers op de hoogte van de laatste resultaten uit de laboratoria in andere centra. Andere programma’s zullen toelaten om de vele samenwerkingen die al tussen de verschillende groepen bestaan nog verder uit te bouwen. Dit komt niet alleen het onderzoek zelf ten goede, maar biedt ook kansen voor alle jonge studenten en onderzoekers, die kunnen bouwen op een unieke verzameling van technologie en ervaring.

Use it or lose it

Met nog zoveel te ontdekken over ons brein, blijft de vraag wat we nú kunnen doen om onze hersenen gezond te houden. Daarover is de wetenschap duidelijk: een gezonde levensstijl kan het risico op hersenaandoeningen sterk verminderen. Voldoende lichaamsbeweging, een evenwichtig dieet, op tijd en stond slaap en rust (vermijd stress!): het is niet alleen goed voor je hersenen, maar ook voor je hart. Een laatste tip: houd je brein actief en blijf in sociaal contact met anderen.

Meer weten?

Als je meer wil weten over hersenonderzoek of hersenaandoeningen, bekijk dan zeker onze educatieve pagina’s, zoals ons dossier Alzheimer en hou onze website in de gaten voor het laatste nieuws of meer informatie over lezingen waar je uit eerste hand meer kan horen over wat onze onderzoekers bezighoudt.

Wie graag mee wil werken aan onze missie om de mysteries van onze hersenen te ontrafelen kan een kijkje nemen bij onze vacatures.

Ontdek meer van VIB Neuroscience in de kijker op de webpagina.

India Jane Wise

Science Communications Expert, VIB

---

[email protected]+32470900273