In het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications beschrijven neurowetenschappers in detail hoe hersencellen in de kleine hersenen zogeheten associatief leren kunnen aansturen. ‘Lang werd gedacht dat hoofdzakelijk de cortex van de kleine hersenen betrokken is bij associatief leren’, vertelt Robin Broersen, neurowetenschapper en eerste auteur van de studie.
Nu blijkt dat ook veranderingen in de zogeheten kernen en mosvezels een cruciale rol spelen. De kernen zijn het output-centrum van de kleine hersenen en worden aangestuurd door de cortex en andere hersengebieden via onder andere de mosvezels.
De onderzoekers gebruikten een bekend experiment voor associatief leren om tot hun conclusies te komen. Ze leerden muizen om een verband te leggen tussen een lichtflits en een luchtpufje in het oog. Na 5 tot 10 dagen sluit de muis het oog als hij de lichtflits ziet, omdat hij heeft geleerd dat daarna het vervelende luchtpufje volgt.
De onderzoekers zagen aanpassingen in de kleine hersenen van muizen tijdens het associatief leren. ‘De mosvezels groeien uit en de verbinding tussen de mosvezels en de kerncellen verandert. Daarnaast verandert de verbinding met de cortex’, aldus Broersen. Bovendien konden de onderzoekers de muizen associatief laten leren door de mosvezels te activeren, zonder dat de cortex van de kleine hersenen hiervoor noodzakelijk was.
Glazen buisje
‘Het bijzondere aan dit onderzoek is dat we met een glazen buisje, dunner dan een haar, heel precies de elektrische activiteit binnenin de kerncellen van de kleine hersenen konden meten, terwijl de muis aan het leren was’, aldus Cathrin Canto, een van de senior auteurs van de studie. Daarbij zagen ze dat de elektrische activiteit een andere vorm krijgt: de cellen worden actiever naarmate het luchtpufje dichterbij komt. ‘We denken dat kerncellen daardoor beter in staat zijn om precies getimede ooglidsluitingen aan te sturen’, stelt Canto.
De bevindingen zijn belangrijk omdat het neurowetenschappers inzicht geeft in wat er in de kleine hersenen gebeurt bij associatief leren. ‘De hersenen van muizen en mensen zijn tot op zekere hoogte vergelijkbaar, dus hopelijk kunnen ook mensen met schade aan hun kleine hersenen op termijn profiteren van deze kennis’, stelt Broersen. Bovendien, voegt hij toe, kan deze kennis worden gebruikt om computermodellen voor hersenonderzoek te verbeteren, waardoor op termijn minder proefdieren nodig zijn.
